Энергонезависимый гидроакустический буй

Авторы патента:

B63B22/00 - Буи, бакены (средства для указания местонахождения объектов под водой B63C 7/26; спасательные плавучие средства, например круги B63C 9/08)

Владельцы патента RU 2584954:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия Ракетных войск стратегического назначения имени Петра Великого" Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области морской техники и предназначено для обнаружения, определения местонахождения и классификации подводных лодок и надводных кораблей. Предложен гидроакустический буй, в корпусе которого расположен водометный движитель, сообщающий устройству силу перемещения его в заданном направлении и представляющий собой водяной насос, работающий от электродвигателя. Корпус выполнен в виде сжатой сферы, сверху обтянут тонкой пленкой на тканевой основе, представляющей собой кремниевую солнечную батарею. В корпусе расположен электрогенератор, через систему управления соединенный с электродвигателем и аккумуляторной батареей. На вал электрогенератора в верхней части за пределами корпуса насажена крыльчатка, к нижней части которой шарнирно прикреплены щетки, прижимаемые к поверхности корпуса пружинами. Технический результат заключается в улучшении эксплуатационных характеристик гидроакустического буя. 3 ил.

Изобретение относится к области морской технике и предназначено для эффективного электропитания устройств обнаружения, определения местонахождения и классификации подводных лодок и надводных кораблей, может выбрасываться в море самолетом и "за борт" с кораблей. Энергонезависимый гидроакустический буй принимает рабочее положение, разворачивает передатчик и опускает гидроакустический модуль на кабеле на заданную глубину.

В пассивном режиме гидрофоны улавливают звуковую энергию, создающуюся кораблями и подводными лодками, и передают информацию о пеленге и/или сигнатуре источника звука.

В активном режиме устройство испускает акустические импульсы в воде. С помощью анализа отраженного импульса можно установить точное расстояние до цели.

Известны различные типы подобных устройств, например, автономный всплывающий буй SU 637298 от 1977 г., автономная позиционная станция - RU 2096247 от 1994 г., а также автономный всплывающий буй - RU 2025395 от 15.06.92 г. Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство гидроакустического обнаружения (RU 2492508 от 2013 года), содержащее корпус, электронные модули измерительной и регистрирующей аппаратуры, блок управления, барабан с буйрепом, отделяемый гидроакустический модуль и аккумуляторную батарею, корпус имеет вид сжатой сферы с четырьмя выпускными отверстиями по периметру корпуса, сверху обтянут тонкой пленкой на тканевой основе представляющей собой кремниевую солнечную батарею, кроме того, корпус оборудован водометным движителем, введены модули связи и навигации.

Общим недостатком перечисленных устройств является то, что на них применены в качестве бортовых источников энергоснабжения аккумуляторные батареи, имеющие конечное время функционирования. Удельная энергоемкость традиционных аккумуляторных батарей оказывается недостаточной и требует поиска и применения новых источников энергоснабжения с более высокими энергетическими характеристиками. Применение солнечных батарей при длительной эксплуатации становится неэффективным из-за образования пленки соли при работе в морской воде и обрастание морскими организмами.

Задачей изобретения является создание устройства, способного самостоятельно пополнять запас электроэнергии и сохранять свое местоположение и работоспособность независимо от воздействия внешних факторов, поддерживать работу солнечных батарей при любых условиях эксплуатации, осуществлять пополнение запаса энергии в любое время суток.

Требуемый технический результат достигается тем, что применяется корпус, в котором расположен водометный движитель который сообщает устройству силу, которая перемещает его в заданном направлении и представляющий собой водяной насос, работающий от электродвигателя. Корпус выполнен в виде сжатой сферы, сверху обтянут тонкой пленкой, на тканевой основе, представляющей собой кремниевую солнечную батарею. В корпусе расположен электрогенератор, через систему управления соединенный с электродвигателем и аккумуляторной батареей, на вал электрогенератора в верхней части, за пределами корпуса насажена крыльчатка, к нижней части которой шарнирно прикреплены щетки, прижимаемые к поверхности корпуса пружинами. Введен модуль космической связи для передачи информации об обнаружении надводно-подводных объектов на командный пункт и получения информации для корректировки собственного местоположения относительно данных системы глобального позиционирования GPS/ГЛОНАСС и/или изменения режима работы устройства

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 представлено устройство энергонезависимого гидроакустического буя, включающее в свой состав:

1 - крыльчатка;

2 - щетки;

3 - вал электрогенератора;

4 - корпус;

5 - выпускные отверстия водометного движителя;

6 - барабан;

7 - буйреп;

8 - отделяемый гидроакустический модуль.

На Фиг. 2 представлена принципиальная схема электропитания энергонезависимого гидроакустического буя, где:

1 - крыльчатка;

9 - электрогенератор;

10 - система управления;

11 - аккумуляторная батарея;

12 - нагрузка;

13 - солнечная батарея.

На Фиг. 3 представлена схема устройства очистки солнечных батарей энергонезависимого гидроакустического буя, где:

1 - крыльчатка;

2 - щетки;

3 - вал электрогенератора;

14 - прижимные пружины.

Изобретение работает следующим образом: при постановке, как с самолета, так и с корабля устройство приводится в рабочее состояние. Если при постановке устройство оказалось перевернутым и не приняло исходное для работы положение, то при опускании гидроакустического модуля (8) выполняемого по команде системы управления (10), центр тяжести устройства значительно смещается в низ, что неминуемо приведет устройство в рабочее положение. Глубина опускания модуля выбирается в соответствии с глубиной и гидрологией на данном участке моря и может меняться по программе или по команде командного пункта. Солнечная батарея (13), при воздействии солнечных лучей начинает генерировать электроэнергию, отправляя ее на нагрузку (12) потребителям или пополняя запас аккумуляторной батареи (11).

Для поверхности моря характерно перемещение больших воздушных масс. Большую часть времени там дуют ветра, их интенсивность зависит от широты места, климатических условий в данном регионе и сезона года. Поэтому после установки гидроакустического буя в рабочее положение на крыльчатку (1) воздействует воздушный поток, приводя ее во вращательное движение. Через вал электрогенератора (3) в движение приходит и ротор электрогенератора (9). Вырабатываемая электроэнергия поступает в систему управления (10), которая распределяет ее или напрямую на нагрузку (12) или накапливает в аккумуляторной батареи (11). Наличие в энергонезависимом гидроакустическим буе крыльчатки (1) и электрогенератора (9) делает его по-настоящему независимым от светового времени суток, а наличие солнечной батареи (13) позволяет компенсировать электропитание нагрузки в период штиля. Для выравнивания обоих способов получения электроэнергии в устройстве имеется аккумуляторная батарея (11). В качестве нагрузки (12) выступают: электродвигатель водометного движителя, электронные модули измерительной и регистрирующей аппаратуры, система управления, барабан с буйрепом, отделяемый гидроакустический модуль, модули связи и навигации.

В процессе эксплуатации в морской воде на поверхность солнечной батареи осаждается соль и активно развиваются морские водоросли, что снижает эффективность солнечной батареи. Для предотвращения этого к нижней части крыльчатки (1) шарнирно прикреплены щетки (2), прижимаемые к поверхности корпуса пружинами. Воздушный поток, раскручивая крыльчатку (1) автоматически раскручивает и щетки (2), которые очищают поверхность солнечных батарей от возможных загрязнений.

Блок позиционирования определит местонахождение устройства и при необходимости сообщит системе управления расхождение истинных координат с заданными. Вычислительное устройство системы управления выработает необходимые решения для изменения положения устройства и выдаст управляющее воздействие на запуск электродвигателя водометного движителя и откроет соответствующие выпускные отверстия для движения устройства в заданную точку, что особенно важно при постановке нескольких устройств и построении гидроакустических барьеров.

За счет возможности маневрировать и пополнять запас электроэнергии, устройство может длительное время находиться в заданной точке, несмотря на гидрометеорологические воздействия, или изменить свое местоположение по программе или команде, получаемой по средствам связи. Время работы устройства ограничено износостойкостью входящих в него модулей и устройств, временными возможностями солнечной батареи по генерации электроэнергии, что несравнимо дольше существующих средств, использующих не пополняемые источники электроэнергии.

При невозможности пополнения истощенных источников электропитания устройство переходит в режим ожидания. Изменение условий, пополнение запасов электропитания, переводит устройство в рабочее положение с выполнением заложенных функций в полном объеме.

Предложенное изобретение позволит устройству эффективно, на протяжении длительного времени, сохранять работоспособность, т.е. обнаруживать, определять местонахождение, классифицировать, выдавать целеуказания для уничтожения подводных лодок и надводных кораблей противника на всей акватории мирового океана.

Энергонезависимый гидроакустический буй, содержащий корпус в виде сжатой сферы, оборудованный водометным движителем, корпус сверху обтянут тонкой пленкой на тканевой основе, представляющей собой кремниевую солнечную батарею, отличающийся тем, что в корпусе расположен электрогенератор, через систему управления соединенный с электродвигателем и аккумуляторной батареей, на вал электрогенератора в верхней части за пределами корпуса насажена крыльчатка, к нижней части которой шарнирно прикреплены щетки, прижимаемые к поверхности корпуса пружинами.

Изобретение относится к гидротехническим устройствам и предназначено для обозначения границы ВВП гидроаэродрома при взлете воздушного судна с его поверхности и его посадке.

Буй для определения характеристик морских ветровых волн // 2561229

Изобретение относится к области океанографии и может быть использовано для определения характеристик морских ветровых волн. Сущность: устройство состоит из цельнометаллического корпуса (3), внутри которого установлены модуль (1) управления с опционным блоком GPS, источник (2) питания, цифровой трехкомпонентный акселерометр (15), трехкомпонентный магнитометр (17).

Индикатор-сигнализатор волн цунами в открытом океане // 2555498

Изобретение относится к плавучим средствам и может быть использовано для обнаружения волн цунами в открытом океане. Сущность: устройство содержит платформу (1) с установленным на ней буем (11).

Измерительная система для исследования мелкомасштабной турбулентности в приповерхностном слое моря // 2549250

Изобретение относится к океанографической технике, а именно - к морским измерительным системам. Измерительная система для исследования мелкомасштабной турбулентности в приповерхностном слое моря содержит стационарную платформу и зафиксированный на заданном горизонте в приповерхностном слое моря приборный контейнер с датчиками, которые подключены к измерительной аппаратуре.

Заякоренная профилирующая подводная обсерватория // 2545159

Изобретение относится к устройствам для подводных геофизических исследований морей и океанов. Заякоренная профилирующая подводная обсерватория сочленена с диспетчерской станцией и состоит из: подповерхностного буя, заякоренного с помощью стального буйрепа, который служит ходовым тросом для профилирующего носителя, содержащего комплект измерительных датчиков, модуль центрального микроконтроллера, электропривод, и передвигающегося по ходовому тросу; системы цифровой связи посредством бесконтактной индуктивной врезки в ходовой трос, поверхностного буя-вехи с модемами передачи данных и телеметрической информации по радиоканалу, гидроакустического размыкателя якорного балласта.

Способ функционирования и постановки притопленного океанологического буя и устройство для его осуществления // 2529940

Группа изобретений относится к технике изучения океана с помощью автономных и автоматических подводных станций заякоренного типа. Способ заключается в том, что для движения зонда в составе буя используют изменение и управление соотношением действия разнонаправленных сил - водоизмещения и веса, которые воздействуют на аппарат по вертикали.

Способ применения радиогидроакустических буев реактивных (варианты) // 2525189

Изобретение относится к способам наблюдения за подводной средой. Способ применения радиогидроакустических буев реактивных (РГБР) с надводных кораблей для наблюдения за подводной обстановкой, с выставлением буев по окружности, заключается в том, что определяют координаты центра окружности, на счетно-решающем приборе (СРП) радиус окружности, требуемое число буев и координаты точек их местонахождения, заряжают пусковую установку (ПУ) необходимым числом РГБР, решают на приборах управления стрельбой задачи по наведению ПУ для выполнения стрельбы, наводят ПУ для стрельбы в первую точку, подают питание на пиропатроны запуска ракетного двигателя РГБР, выстреливают первый РГБР, наводят ПУ и стреляют РГБР в последующие точки, применяют сигналы от буев после их приводнения и начала работы.

Способ подачи сигналов об аварии подо льдом с помощью гидроакустического сигнализатора и устройство для его осуществления // 2520985

Изобретение относится к области поисковых и подводно-технических работ при наличии сплошного ледового покрова в районе нахождения аварийного подводного объекта, например, подводной лодки.

Способ управления плавучестью подводного аппарата робота-зонда // 2482001

Изобретение относится к технике подводных исследований в океанологии и синоптике. .

Подводная обсерватория // 2468395

Изобретение относится к устройствам для подводных геофизических исследований морей и океанов. .

Аварийно-сигнальный буй для применения в ледовых условиях // 2609841

Изобретение относится к буям и может быть использовано при проведении поисковых и подводно-технических работ при наличии сплошного ледового покрова для обозначения положения, индикации аварии и подачи радиосигнала в экстренных случаях. Аварийно-сигнальный буй имеет корпус. Верхняя часть выполнена в виде усеченного конуса, центрированного относительно оси корпуса, с коническим наконечником радиоантенны в виде продолжения усеченного конуса до вершины конуса. Радиоантенна помещена внутри корпуса и установлена с возможностью ее выдвижения по оси усеченного конуса в сторону ледяного поля и фиксирована от смещения внутрь корпуса упорным кольцом. Радиоантенна соединена кабелем радиосвязи с подводным объектом. Средства разрушения ледяного поля выполнены в виде помещенных в нижнюю часть корпуса пороховых струйных реактивных двигателей, которые закреплены в днище корпуса. Достигается возможность обеспечения радиосвязи при подлёдном плавании в экстренных случаях. 6 ил.

Профилирующая измерительная система для исследования турбулентности в подповерхностных водных структурах // 2617289

Изобретение относится к океанографической технике, а именно к морским измерительным системам. Профилирующая измерительная система включает морскую стационарную платформу (9), на которой установлен снабженный средством контроля своего положения приборный контейнер (1) с датчиками. Контейнер (1) размещен в вертикальной плоскости под блоком (12), закрепленным на конце стрелы (11), и установлен в кардане (2) силовой рамы (3). К раме (3) прикреплены три натянутые гибкие связи (4-6). Одна из них - кабель-трос (4), подключенный к датчикам и средству контроля положения контейнера (1). Блок (12) закреплен на конце стрелы (11), которая в свою очередь закреплена другим концом на нижней палубе (10) платформы (9). Кабель-трос (4) пропущен через блок (13), закрепленный на нижней палубе (10) платформы. Каждая из гибких связей (5 и 6) выполнена в виде равно натянутых тросов, которые пропущены через один из блоков (15 и 16). К нижней части контейнера (1) прикреплен на стропе заданной длины обтекаемый груз заданного веса (8). Достигается возможность повышения эффективности и надежности исследования заданного приповерхностного слоя моря. 1 ил.

Заякоренная профилирующая подводная обсерватория // 2617525

Изобретение относится к устройствам для измерения геофизических и гидрофизических параметров в придонных зонах морей и океанов. Сущность: подводная обсерватория, сочлененная с диспетчерской станцией (9), включает поверхностный буй-веху (8), подповерхностный буй (3) и нижнюю плавучесть (4), соединенные посредством ходового троса (2). Ходовой трос (2) закреплен на балласте (5) посредством гидроакустического размыкателя (6). Между подповерхностным буем (3) и балластом (5) по ходовому тросу (2) передвигается профилирующий носитель (1). Профилирующий носитель (1) содержит модуль центрального микроконтроллера, электропривод и комплект измерительных датчиков. Поверхностный буй-веха (8) содержит радиоантенну (16), радиомодем (17), аккумуляторы (18), акселерометр (19), магнитный компас (20), счетчики (21) потребления электроэнергии, GPS-приемник (22), GSM-модем (23), солнечные батареи (24). Нижняя плавучесть (4) содержит электропривод (10), сочлененный с телескопическим устройством (11), в оконечности которого установлен сейсмометр (12), а также модем (13) гидроакустического канала связи с диспетчерской станцией (9) и устройство (15), считывающее с флеш-карты интегрированного регистратора данных сейсмометра (12). Нижняя плавучесть (4) выполнена шарообразной формы и содержит лифтовую камеру (14) для перемещения профилирующего носителя (1). Внутри ходового троса (2) размещен гидросенсорный кабель (7). Технический результат: расширение функциональных возможностей. 2 ил.

Волномерный буй с инерциальным измерительным модулем на основе микромеханических датчиков // 2631965

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения спектральных и статистических характеристик трехмерного морского волнения. Волномерный буй содержит корпус, обеспечивающий необходимую плавучесть, герметичный отсек, в нижней части которого размещен блок аккумуляторных батарей. Блок аккумуляторных батарей соединен с инерциальным измерительным модулем, процессорным модулем и антенной, размещенной на крышке герметичного отсека. Инерциальный измерительный модуль соединен с процессорным модулем, который в свою очередь соединен с антенной. В инерциальном измерительном модуле размещены три микромеханических кремниевых вибрационных гироскопа, три микромеханических кремниевых акселерометра и трехкомпонентный магнитометр. Оси чувствительности датчиков направлены ортогонально. Достигаемый технический результат - повышение надежности волномерного буя, повышение его автономности, расширение диапазона измеряемых длин волн, уменьшение массогабаритных характеристик буя, повышения его вибро- и ударостойкости. 1 ил.

Носитель аппаратуры измерительного гидроакустического комплекса // 2639846

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для исследований гидроакустических полей объектов шумоизлучения в натурном водоеме. Предложен носитель аппаратуры (НА) измерительного гидроакустического комплекса, выполненный в виде торпедообразного тела с хвостовым стабилизатором, в центре масс которого расположен гидрофон. НА содержит также кормовой и носовой объемы положительной плавучести со скошенными краями и дугообразный держатель, шарнирно закрепленный концами в сечении расположения гидрофона на обтекателе НА. Точка подвеса НА расположена на середине дугового держателя. Такое выполнение НА позволяет всегда возвращать его в горизонтальное положение при любом угловом отклонении в вертикальной плоскости, снизить уровень вибрации и гидродинамические помехи, а также исключить попадание отраженных сигналов обследуемого шумящего объекта на гидрофон. Технический результат заключается в повышении точности измерений параметров шумоизлучения. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Подводный лебедочный зонд // 2642677

Изобретение относится к области подводной робототехники, в частности к технике изучения и освоения морей, океанов и внутренних водоемов, к автономным и автоматизированным подводным профилирующим зондам. Подводный лебедочный зонд содержит корпус с комплексом измерительных приборов, системой приема-передачи информации с аппаратурой радиосвязи, системой управления, системой электропитания, системой всплытия-погружения, выполненной с лебедкой, к барабану которой одним концом прикреплен несущий трос, соединенный другим концом с неподвижной или подвижной опорой в воде так, что при разматывании несущего троса с барабана зонд двигается в направлении вверх от опоры под действием собственной положительной плавучести, а при наматывании несущего троса на барабан зонд двигается к опоре. При этом в прочном корпусе, выполненном в виде удобообтекаемой формы, размещен электропривод лебедки, вал которого соединен с валом лебедки, закрепленным посредством радиально-упорного подшипника в крышке прочного корпуса и выходящим из прочного корпуса наружу. На наружной части вала лебедки установлен барабан, с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль вала лебедки посредством поворотного сухаря, установленного непосредственно в барабане и находящегося в зацеплении с замкнутой винтовой канавкой, выполненной на поверхности вала лебедки. Барабан застопорен от вращения вокруг вала лебедки с помощью как минимум одной направляющей, установленной на крышке прочного корпуса и свободно проходящей через тело барабана параллельно оси вала лебедки, где направляющая выполняет функцию поддержки наружного конца вала лебедки посредством подшипника. На наружном конце вала лебедки за поддерживающим подшипником закреплено водило, на котором размещены направляющий ролик для несущего троса, один конец которого прикреплен к барабану, и канал для прохождения этого троса. Водило установлено так, что оно вращается вместе с валом лебедки, что обеспечивает наматывание несущего троса на барабан и его разматывание с барабана в процессе реверсивных перемещений барабана вдоль вала лебедки. Технический результат изобретения заключается в расширении технических средств, обеспечивающих надежность функционирования подводного лебедочного зонда в течение длительного времени за счет его компактной и удобной в использовании конструкции, которая обеспечивает равномерную укладку несущего троса в процессе его намотки на барабан лебедки. 1 з.п. ф-лы, 8 ил.