Мобильный судовой комплекс для экологического контроля водной среды

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при создании судов для экологического контроля состояния водной среды, которые благодаря высокой мобильности и маневренности позволяют держать под постоянным контролем значительные участки речных, озерных, морских акваторий. Технической задачей изобретения является увеличение дальности обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды. Для решения данной задачи мобильный судовой комплекс для экологического контроля водной среды снабжен беспилотным летательным аппаратом, тепловизором, приемником GPS-сигналов, передатчиком и приемником сложных сигналов с фазовой манипуляцией, причем тепловизор, приемник GPS-сигналов и передатчик сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлены на беспилотном летательном аппарате, а приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлен на мобильном судовом комплексе. Таким образом обеспечивается возможность обнаружения и определения местоположения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды, передачи их по радиоканалу с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией в режиме реального времени на мобильный судовой комплекс, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость и направление распространения. Технический результат заключается в повышении эффективности судового комплекса для экологического контроля водной среды. 7 ил.

 

Предлагаемый комплекс относится к судостроению и может быть использован при создании судов для экологического контроля состояния водной среды, которые благодаря высокой мобильности и маневренности позволяют держать под постоянным контролем значительные участки речных, озерных, морских акваторий.

Известны суда для экологического контроля водной среды (авт. свид. СССР №1.112.943, 1.613.984, 1.779.912, 1.789.920; патент на полезные модели №№2.797, 3.041, 49.267, 131.712, 159.767; патенты РФ №№2.023.259, 2.030.747, 2.047.874, 2.143.108, 2.207.500, 2.331.876, 2.353.954, 2.350.368, 2.443.001, 2.456.644, 2.479.690, 2.521.246, 2.522.821, 2.587.109, 2.622.721; патенты США №№5.878.819, 6.364.026, 7.728.291; патенты Франции №2.298.088; Шилин Б.В., Молодчанин И.А.

Контроль состояния окружающей среды тепловой аэросъемкой. М.: Недра, 1992, с. 8-20; Анучин Е.Н., Зурабян А.В., Грачев И.А., Попов А.П.. Оптический регистратор нефтяных пленок рна взволнованной водяной поверхности. «Оптический журнал», 2005, №3, том 72, с. 11-13 и другие)

Из известных устройств наиболее близких к предлагаемому является «Судно для экологического контроля водной среды» (патент на полезную модель №2.797, В63В 35/оо, 1995), которое выбрано в качестве прототипа.

Указанное устройство содержит подводный бункер с размещенными на нем измерительными датчиками параметров воды, средств для забора воды и грунта, телеуправляемый подводный аппарат, устройство для ультразвукового зондирования, аппаратуру для обработки информации и анализа воды, устройство контроля параметров при поверхностном слое воды, погружаемый блок которого снабжен измерительными датчиками и устройствами водозабора, и устройство контроля поверхности воды на загрязненность нефтепродуктами, оптический блок которого установлен на выносной консоли в носовые оконечности судна.

Последнее обстоятельство приводит к тому, что экологическому контролю подвергается только поверхность водной среды в непосредственной близости от судна, т.е. известное судно имеет незначительную дальность обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов.

Технической задачей изобретения является увеличение дальности обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды путем использования беспилотного летательного аппарата, на котором установлены приемник GPS-сигналов и тепловизор, цифровое изображение и местоположение которого по радиоканалам передается в режиме реального времени на мобильный судовой комплекс сложными сигналами с фазовой манипуляцией.

Поставленная задача решается тем, что мобильный судовой комплекс для экологического контроля водной среды, оснащенной, в соответствии с ближайшим аналогом, подводным буксиром с размещенными на нем измерительными датчиками параметров воды, средствами для забора воды и грунта, телеуправляемым подводным аппаратом, устройством для ультразвукового зондирования, аппаратурой для обработки информации и анализа воды, устройством контроля параметров поверхностного слоя воды, погружаемый блок которого снабжен измерительными датчиками и устройством водозабора закреплен на каретке, которая установлена с возможностью перемещения по направляющей, состоящей из неподвижной секции, укрепленной на форшмаке судна, и поворотной секции, которая в рабочем положении состыкована с неподвижной секцией, продолжая вверх линию форштевня судна, имеет средства для разворота в вертикальной плоскости до упора, размещенного на палубе, и устройством контроля поверхности воды на загрязненность нефтепродуктами, оптический блок которого установлен на выносной консоли в носовой оконечности судна, отличающийся от ближайшего аналога тем, что он снабжен беспилотным летательным аппаратом, тепловизором, приемником GPS-сигналов, передатчиком и приемником сложных сигналов с фазовой манипуляцией, причем тепловизор, приемник GPS-сигналов и передатчик сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлены на беспилотном летательном аппарате, передатчик сложных сигналов с фазовой манипуляцией содержит последовательно подключенные к выходу тепловизора формирователь модулирующего кода, второй вход которого соединен с выходом приемника GPS-сигналов, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокочастотных колебаний, усилитель мощности и передающую антенну, приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлен на мобильном судовом комплексе и содержит последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосный фильтр, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, фильтр нижних частот и компьютер с возможностью обнаружения и определения местоположения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды, передачи их по радиоканалам с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией в режиме реального времени на мобильный судовой комплекс, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость и направление распространения с использованием программно-математической обработки, на основании данной информации осуществляется приближение мобильного судового комплекса к месту разлива нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды, сбор и ее последующая утилизация.

Мобильный судовой комплекс для экологического контроля водной среды содержит судно 1, беспилотный летательный аппарат 53, тепловизор 54, приемник 56 GPS-сигналов, передатчик 57 сложных сигналов с фазовой манипуляцией (ФМН) и приемник 66 сложных ФМН сигналов.

При этом тепловизор 54, приемник 56 GPS-сигналов с антенной 55, приемник 57 сложных ФМН сигналов установлены на беспилотном летательном аппарате 53. Приемник 66 сложных ФМН сигналов установлен на судне 1

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлены

Фиг. 1 - судно для экологического контроля водной среды, общий вид

Фиг. 2 - схема размещения оборудования на палубе судна, вид сверху

Фиг. 3 - схема размещения спускового устройства подводного буксира

Фиг. 4 - схема размещения спуско-подвижного телеуправляемого подводного аппарата

Фиг. 5 - схема размещения устройства контроля параметров приповерхностного слоя воды

Фиг. 6 - структурная схема аппаратуры, размещенной на беспилотном летательном аппарате

Фиг. 7 - структурная схема приемника 66 сложных ФМН сигналов, размещенного на судне 1

В качестве носителя исследовательского оборудования мобильного судового комплекса для экологического контроля водной среды выбрано двухпалубное судно 1 с избыточным надводным бортом, протяженной надстройкой, наклонным форштевнем и транцевой кормой.

Судно 1 содержит подводный буксир 2, телеуправляемый подводный аппарат (ТПА) 3, устройство 4 для забора воды из придонного слоя во время стоянки судна, устройство 5 контроля параметров приповерхностного слоя, гидромагистраль 6 с отводами к аппаратуре 7 гидрохимического анализа, размещенной в рубочном помещении и связанной с аппаратурой 8 обработки информации. На днище судна 1 установлен антенный блок устройства 9 ультразвукового зондирования толщи воды, связанный с аппаратурой 10 регистрации и представления данных (РПД), установленной в рубочном помещении. Устройство 11 контроля воды на загрязненность нефтепродуктами оптически связано с приемо-передающим объективом (оптической головкой) 12, установленной на выносной консоли 13 в носовой оконечности судна 1. Кроме этого в состав оборудования судна входят пробоотборник 14 для отбора поверхностных проб донного грунта и трубка 15 грунтовая для отбора колонковых проб донных отложений.

Для управления работой забортных устройств судно оснащено спуско-подъемным технологическим оборудованием, электрические связи между аппаратурой 7, 8, 9, 10 обеспечиваются посредством кабелей, заведенных в соединительные ящики, расположенные в судовых помещениях и на палубах судна в местах подключения к соответствующему оборудованию.

Подводный буксир 2 (фиг. 1) состоит из забортной части, выполненной в виде углубителя 16 рамной конструкции, снабженного симметричными боковыми стабилизаторами 17, которые складываются при подъеме углубителя на борт судна, и буксирно-кабельной системы 18, представляющей собой линейную конструкцию на основе металлического троса, обрамленного пластмассовыми обтекателями, через которые проходят, кроме троса, шланг устройства 19 водозабора, подключенный к гидромагистрали 6, и наборный электрический кабель для подачи электропитания и съема текущих показаний датчиков 20 гидрофизических параметров (ГФП) воды, размещенных на раме углубителя 16.

Состав датчиков 20 ГФП может быть представлен стандартным набором измерителей естественного состава (рН, Eh, О2) и общефизических показателей (температура, электропроводность) и дополнен, например, погружными флюориметрами 21 для непосредственных измерений содержания растворенных органических веществ, хлорофилла, нефтепродуктов и др. Обработка измерительной информации с датчиков 20 ГФП и флюориметров 21 производится аппаратурой 8 обработки информации.

Спуско-подъемное устройство подводного буксира 2 (фиг. 3) содержит установленную в помещении на верхней палубе судна 1 гидравлическую лебедку 22 для порядной многослойной намотки буксирно-кабельной системы 18 с вертикальным расположением оси барабана, снабженную датчиком вытравленной длины и обеспечивающую тяговое усилие 3-3,5 ТС и скорость травления 5-15 м/мин, а также стационарный наклонный слип 23, установленный между площадкой 24 для размещения углубителя 16 по-походному на верхней палубе и нижней палубой. У основания слипа 23 выполнен люк наклонной шахты-клюза 25, через которую подводный буксир 2 вываливается за борт судна.

Телеуправляемый подводный аппарат (ТПА) 3 предназначен для проведения осмотровых работ под водой во время стоянки судна с передачей телевизионного изображения на борт. Кроме телекамеры черно-белого или цветного изображения он оснащен устройствами разового отбора проб донного грунта и съемными блоками датчиков ГФП. Для определения координат относительно судна ТПА 3 имеет систему гидроакустической пеленгации, приемная антенна которой размещена в подкильном обтекателе. Примером реализации ТПА 3 может служить рекламно-техническое описание беээкипажного ТПА "Seaowl MkII" фирмы Sutec. Управление ТПА 3 осуществляется оператором с автономного пульта, расположенного в рубочном помещении, или дублирующего выносного пульта 26, который установлен на палубе надстройки вблизи грузоподъемного устройства 27, посредством кабеля 28 связи, размещенного на вьюшке 29 и стравливаемого с нее по мере удаления ТПА 3 от судна 1.

Грузоподъемное устройство 27 ТПА 3 (см. фиг. 4), выполненное, например, в виде грузового крана, снабжено захватным крюком для подъема контейнера 30 (клети), в которой размещен ТПА 3, и спуска его за борт. По-походному ТПА 3 хранится в специальном помещении (кладовой ТПА) на нижней палубе, в верхнем перекрытии которой выполнен откидной люк 31.

Устройство 4 для забора воды из придонного слоя на стоянке судна состоит из шланга со штуцером з2 водозабора на входном конце, опускаемого с тросом и якорь-грузом 33. Спуско-подъемное устройство размещено на палубе надстройки и представлено гидравлической однобарабанной лебедкой 34 (шлангоемкостью 70 м с тяговым усилием 150 кГс, скоростью травления-выбирания 0,2-0,5 м/с) и кран-балкой 35 с вылетом 1,7 м. Выходной конец шланга от лебедки 34 имеет отвод для подсоединения к гидромагистрали 6.

Устройство 5 контроля параметров приповерхностного слоя (фиг. 5) размещено в носовой оконечности судна 1. Оно содержит погружаемый блок 36, закрепленный на каретке 37, которая установлена на направляющей с возможностью продольного перемещения. Направляющая состоит из двух секций 38, 39, имеющих продольные пазы 40 для каретки 37. Секция 38 направляющей неподвижно укреплена на форштевне судна 1 и является стационарной. Поворотная секция 39 направляющей в рабочем положении состыкована с неподвижной секцией 38, продолжая вверх линию форштевня судна 1. Вблизи стыкуемого конца поворотная секция 39 снабжена крепежной планкой с отверстием под ось 41 осевого крепления, установленного в носовой части палубы. Для размещения поворотной секции 39 по-походному предусмотрены упор 42, на который она опрокидывается при развороте вокруг оси 41, и талреп 43.

Погружаемый блок 36 устройства 5 оснащен датчиками 44 ГФП, аналогичными датчикам 20 ГФП подводного буксира 2, а также флюориметрами 45 и устройством 46 водозабора. Для защиты от механических повреждений электрического кабеля от измерительных датчиков 44 и флюориметров 45 и шланга устройства 46 водозабора на обеих секциях 38 и 39 направляющей выполнены фигурные полости 47, в которые закладываются кабель и шланг. Неподвижная секция 38 направляющей имеет в поперечном сечении стреловидное завершение, которое формирует контур носового обвода судна.

На свободном конце поворотной секции 39 направляющей установлены спаренный блок 48 для прокладки кабеля и шланга от сдвоенного барабана вьюшки 49 и поворотный блок 51 для троса от лебедки 52, свободный конец которого связан с креплением 50 на каретке 37.

Аппаратура 8 обработки информации представляет собой многомашинный цифровой вычислительный комплекс, имеющий двухуровневую структуру. На первом уровне производится первичная обработка показаний датчиков 20, 44 ГФП, размещенных на углубителе 16 подводного буксира 2 и погружаемом блоке 36 устройства 5 контроля параметров приповерхностного слоя воды и, соответственно, флюориметров 21 и 45. Второй уровень вычислительного комплекса представлен прибором оператора, осуществляющим систематизацию и совместную обработку выходных показаний приборов первого уровня, отображение, регистрацию и хранение результатов анализа, а также взаимодействие с внешними устройствами, управление работой аппаратуры. Аналогом аппаратуры 8 обработки информации является, например, судовая система сбора, регистрации и отображения данных [Гродецкий Ю.А. Организация системы сбора и обработки гидрологической информации на научно-исследовательской судне на основе локальной вычислительной сети / Труды ААНИИ. - Л.: Гидрометеоиздат. - 1990. - Т. 419].

Устройство 9 ультразвукового зондирования предназначено для поиска и обнаружения слоев с аномальными звукорассеивающими характеристиками, вызванными наличием грязевых линз, других механических и биологических включений. Аппаратура реализована на основе серийно выпускаемого рыбопоискового эхолота "Сарган-ЭМ" [Текунов А.Н. Рыбопоисковые приборы и комплексы. - Л.: Судостроение. - 1989] и содержит размещенные на днище судна 1 низкочастотную и высокочастотную антенны, импульсный двухчастотный генератор, размещенный вблизи антенн, и блок 10 регистрации и представления данных (РПД), который установлен в рубочном помещении и связан с аппаратурой 8 обработки информации.

Устройство 11 контроля воды на загрязненность нефтепродуктами является автономным прибором и осуществляет обнаружение нефтяных пленок на поверхности воды, измерение толщины пленки и типа нефтепродукта. В качестве варианта аппаратуры, реализующей указанные задачи, может быть использован дистанционный спектрофлюориметр по авт.свид. СССР N 1112943, использующий принцип облучения приповерхностного слоя воды лазерным локатором ультрафиолетового диапазона и последующего компьютерного анализа интенсивности и времени затухания лазерно-индуцированной флюоресценции нефтепродуктов [Межерис Р. Лазерное дистанционное зондирование. - М.: Мир. - 1987]. Прибор состоит из лазерного излучателя, приемо-передающего объектива (оптической головки), полихроматора, фотоприемного блока и микропроцессорного блока. Оптическая головка 12 устройства 11 установлена на выносной консоли 13, размещенной на палубе в носовой оконечности судна (см. фиг. 2). Остальные блоки установлены в рубочном помещении. Оптические блоки соединены волоконно-оптичесхими линиями связи.

Используемые на судне пробоотборники грунта представлены пробоотборником 14 для отбора поверхностных проб донного грунта и трубкой 15 грунтовой для отбора колонковых проб донных отложений глубиной до 1 м. В качестве пробоотборника 14 используется, например, дночерпатель АПГ-0,16 грейферного типа, состоящий из укрепленных на раме двух ковшей с рычажным приводом от пневмогидростатического цилиндра. Примером трубки 15 грунтовой может служить прямоточный гравитационный пробоотборник ТГ-1/80 [Техника и технология морских геологоразведочных и горнодобывающих работ / Сб. научных трудов // Мингео СССР. - ПТО "Севморгеология" - Л., 1984], состоящий из керноприемной трубы, груза-стабилизатора, свободной петли и груза-разведчика. Спуско-подъемное оборудование пробоотборников 14, 15 установлено на палубе надстройки, используется поочередно для взятия поверхностных или глубинных проб и состоит из гидравлической барабанной лебедки 64 (с тяговым усилием 100-1000 кГс, скоростями подъема 0,2-2,0 м/с и спуска 1-5 м/с) и кран-балки 65 грузоподъемностью 1000 кГс с вылетом 2,5 м. Канатная оснастка включает блок, коуш, вертлюг, скобы.

На беспилотном летательном аппарате установлен тепловизор 54, приемник 56 GPS-сигналов и приемник 57 сложных ФМН сигналов, причем к выходу тепловизора 54 последовательно подключены формирователь 58 моделирующего кода, второй вход которого соединен с выходом приемника 56 GPS-сигналов с приемной антенной 55, фазовый манипулятор 60, второй вход которого соединен с выходом генератора 59 высокочастотных колебаний, усилитель мощности 61 и передающая антенна 62.

Приемник 66 сложных ФМН сигналов содержит последовательно включенную приемную антенну 67, усилитель 68 высокой частоты, первый переключатель 70, второй вход которого соединен с выходом фильтра 73 низких частот, узкополосный фильтр 72, второй переключатель 71, второй вход которого соединен с выходом усилителя 68 высокой частоты, фильтр 73 нижних частот и компьютер 74.

Переключатели 70 и 71, узкополосный фильтр 72 и фильтр 73 нижних частот образуют демодулятор 69 сложных ФМН сигналов.

Мобильный судовой комплекс для экологического контроля водной среды работает следующим образом

При подготовке к рейсу производят промывку гидромагистрали 6. Устанавливают по-походному исследовательское оборудование судна. При этом ТПА 3 размещен в контейнере 30 и находится в кладовой ТПА, расположенной на нижней палубе судна 1. Кабель связи 28 намотан на вьюшку 29. Трос со шлангом устройства 4 для забора воды из придонного слоя выбраны, лебедка 34 застопорена, штуцер 32 водозабора с якорь-грузом 33 укреплены на кран-балке 35. Буксирно-кабельная система 18 подводного буксира 2 размещена на лебедке 22. Углубитель 16 установлен на площадке 24 рядом с лебедкой 22. Поворотная секция 39 направляющей спуско-подъемного устройства каретки 37 с погружаемым блоком 36 устройства 5 контроля параметров приповерхностного слоя воды развернута вдоль палубы, опрокинута на упор 42 и зафиксирована талрепом 43. Каретка 37 сдвинута к левому краю поворотной секции 39 направляющей и удерживается тросом лебедки 52. Кабель измерительных датчиков 44, 45 и шланг устройства 46 водозабора смотаны на вьюшку 49.

После отхода судна 1 от пирса включают устройство 9 ультразвукового зондирования и производят регистрацию и обработку отраженных от дна обследуемой акватории эхо-сигналов. Разворачивают вперед по ходу судна выносную консоль 13 с оптической головкой 12 устройства 11 контроля воды на загрязненность нефтепродуктами. Включают лазерный локатор и производят лоцирование невозмущенной движением судна водной поверхности в радиусе 1-1,5 км. При обнаружении разлива нефти производят оценку толщины пленки и объема разлива, а также идентификацию типа нефтепродуктов.

При подходе к району патрулирования производят постановку подводного буксира 2. для этого приводят в действие механизм лебедки 22, освобождая буксирно-кабельную систему 18. Углубитель 16 сползает с площадки 24 на слип 23 и под воздействием силы тяжести через шахту-клюз 25 вываливается за борт судна. Путем вращения лебедки 22 увеличивают длину буксирно-кабельной системы 18 до тех пор, пока углубитель 16 при заданной скорости движения судна не достигнет заданного горизонта движения под поверхностью воды, после чего лебедка 22 застопоривается, вытравленная часть буксирно-кабельной системы 18 фиксируется и далее остается постоянной. При погружении углубителя 16 сомкнутые секции боковых стабилизаторов 17 раскрываются, за счет чего при буксировке подводного буксира 2 поддерживается горизонтальное положение измерительных датчиков 20 ГФП и флюориметров 21, размещенных на раме углубителя 16.

Устанавливают в рабочее положение устройство 5 контроля параметров приповерхностного слоя воды. Для этого освобождают крепление талрепа 43, поднимают вверх и разворачивают в вертикальной плоскости направо поворотную секцию 39 направляющей, одновременно плавно стравливая с вьюшки 49 кабель со шлангом, а с лебедки 52 - трос, и не допуская движения каретки 37 с погружаемым блоком 36. После того, как поворотная секция 39 направляющей сомкнется с ее неподвижной секцией 38, вправляют кабель и шланг в фигурные полости 47 неподвижной направляющей 38, отпускают вьюшку 49 и лебедку 52. Под действием силы тяжести каретка 37 с погружаемым блоком 36 начинает скользить по продольному пазу 40 направляющей вдоль форштевня судна до погружения в воду. В рабочем положении глубина погружения блока 36 с измерительными датчиками составляет 1,5-2,0 м.

В режиме патрулирования на судне 1 включают насос 53 и начинают непрерывное прокачивание воды от устройств 19, 46. Одновременно производят съем текущих показаний датчиков 20, 44 ГФП и флюориметров 21, 45 и их обработку в реальном масштабе времени в совокупности с выходными показаниями аппаратуры 7 гидрохимического анализа и аппаратуры 10 РПД устройства 9 ультразвукового зондирования. Обследование района акватории в режиме патрулирования производят на скорости 6-12 узлов (в зависимости от погодных условий) по заранее определенному маршруту. Результаты оценки загрязнения наносят на карту.

При обнаружении зон повышенного загрязнения судно используют в режиме обследования на стоянке. Устройство 5 контроля параметров приповерхностного слоя воды продолжает водозабор и измерения. Для этого стравливают трос с якорь-грузом 33 и шланг со штуцером 32 водозабора с лебедки 34. Для исследования образцов грунта осуществляют их отбор дночерпателем 14 и трубкой грунтовой 15, используя лебедку 64. При необходимости проведения осмотровых работ в придонном пространстве используют ТПА 3. Для этого разворачивают стрелу грузоподъемного устройства 27 в направлении к нижней палубе, опускают захватный крюк через откидной люк 31 в кладовую ТПА 3, крепят его к контейнеру 30 с ТПА 3, поднимают контейнер на палубу надстройки, а затем опускают в воду, одновременно стравливая кабель 28 связи с вьюшки 29. По команде с пульта 26 управления ТПА 3 выходит из контейнера 30 и далее выполняет заданную программу обследования.

Для контроля воды на загрязненность нефтепродуктами используется лазерный локатор и производится лоцирование невозмущенной движением судна водной поверхности в радиусе только 1-1,5 км.

Для увеличения дальности обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды используется беспилотный летательный аппарат, на который устанавливают тепловизор, приемник GPS-сигналов и передатчик сложных ФМН-сигналов. Высота полета беспилотного летательного аппарата может находится в пределах от 50 м до 1000 м, тепловизор 54 осуществляет съемку в виде ряда цифровых изображений, которые поступают на первый вход формирователя 58 модулирующего кода, на второй вход которого подается цифровой код с выхода приемника 56 GPS-сигналов модулирующий код M(t), содержащий цифровое изображение тепловизора и его местоположение, с выхода формирователя 58 поступает на первый вход фазового манипулятора 60, на второй вход которого подается гармоническое напряжение с выхода генератора 59 высокочастотных колебаний.

где ωс, ϕс, Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность высокочастотного колебания

На выходе фазового манипулятора 60 формируется сложный сигнал с фазовой манипуляцией (ФМН)

где ϕk(t)={0,π} - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t), причем ϕ k(t)=const при kτэ<t<(k+1)τэ и может изменяться скачком при t=kτэ, т.е. на границах между элементарными посылками (k=1, 2, …, N),

τэ, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc(Tc=Nτэ),

который после усиления в усилителе 61 мощности поступает в передающую антенну 62, излучается в эфир, улавливается приемной антенной 67 и через усилитель 68 высокой частоты поступает на первые входы перемножителей 70 и 71. На второй вход перемножителя 71 подается опорное напряжение с выхода узкополосного фильтра 72.

На выходе перемножителя 71 образуется низкочастотное напряжение

где

пропорциональное модулирующему коду M(t),

которое поступает на вход компьютера 74 и на второй вход перемножителя 70.

На выходе последнего формируется опорное напряжение

где

которое выделяется узкополосным фильтром 72 и подается на второй вход перемножителя 71.

В компьютере 74 оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость и направление распространения с использованием программно-математической обработки.

На основании данной информации принимается решение о подходе судна к месту разлива нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды, где осуществляется ее сбор и последующая утилизация.

Состав исследовательского оборудования судна позволяет производить комплексное обследование акватории и обнаружение загрязнения по всем нормируемым группам токсикантов. Использование аппаратуры, основанной на различных физических принципах, и дублирование при измерении ряда параметров повышают достоверность контроля и оценки экологического состояния среды. Объединение посредством общей системы водозабора и централизованной системы обработки информации отдельных измерительных подсистем, включающих забортное, палубное оборудование и рубочную аппаратуру, позволяет производить оперативную оценку качественного состава как глубинных, так и приповерхностных слоев воды.

Таким образом, предполагаемый комплекс по сравнению с прототипом и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивает увеличение дальности обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды. Это достигается путем использования беспилотного летательного аппарата, на котором установлены тепловизор, приемник GPS-сигналов и передатчик сложных сигналов с фазовой манипуляцией. Указанный передатчик позволяет передавать по радиоканалам цифровое изображение тепловизора и его местоположение в режиме реального времени на мобильный судовой комплекс сложными сигналами с фазовой манипуляцией, где установлен приемник данных сигнала.

Сложные ФМН-сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической и структурной скрытностью.

Энергетическая скрытность данных сигналов обусловлена их высокой сжимаемостью во времени и по спектру при оптимальной обработке, что позволяет снизить мгновенную излучаемую мощность. Вследствие этого сложный ФМН-сигнал в точке приема может оказаться замаскированным шумами и помехами. Причем энергия сложного ФМН-сигнала отнюдь не мала, она просто распределена по частотно-временной области так, что в каждой точке этой области мощность сигнала меньше мощности шумов и помех.

Структурная скрытность сложных ФМН-сигналов обусловлена большим разнообразием их форм и значительными диапазонами изменений параметров, что затрудняет оптимальную или хотя бы квазиоптимальную обработку сложных ФМН сигналов априорно неизвестной структуры с целью повышения чувствительности приемника.

Сложные ФМН сигналы позволяют применять современный вид селекции - структурную селекцию. Это значит, что появляется уникальная возможность разделять сигналы, действующие в одной и той же полосе частот и в одни и те же промежутки времени.

Следует также отметить, что демодулятор сложных ФМН сигналов отличается новизной, оригинальностью и лишен явления «обратной работы», присущей известным демодуляторам сложных ФМН сигналов (схемы Писколькорса А.А., Сифорова В.И., Костаса Д.Ф., Травина Г.А.)

Мобильный судовой комплекс для экологического контроля водной среды, оснащенный подводным буксиром с размещенными на нем измерительными датчиками параметров воды, средствами для забора воды и грунта, телеуправляемым подводным аппаратом, устройством для ультразвукового зондирования, аппаратурой для обработки информации и анализа воды, устройством контроля параметров приповерхностного слоя воды, погружаемый блок которого снабжен измерительными датчиками и устройством водозабора и закреплен на каретке, которая установлена с возможностью перемещения по направляющей, состоящей из неподвижной секции, укрепленной на форштевне судна, и поворотной секции, которая в рабочем положении состыкована с неподвижной секцией, продолжая вверх линию форштевня судна, и имеет средства для разворота в вертикальной плоскости до упора, размещенного на палубе, и устройством контроля поверхности воды на загрязненность нефтепродуктами, оптический блок которого установлен на выносной консоли в носовой оконечности судна, отличающийся тем, что он снабжен беспилотным летательным аппаратом, тепловизором, приемником GPS-сигналов, передатчиком и приемником сложных сигналов с фазовой манипуляцией, причем тепловизор, приемник GPS-сигналов и передатчик сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлены на беспилотном летательном аппарате, передатчик сложных сигналов с фазовой манипуляцией содержит последовательно подключенные к выходу тепловизора формирователь модулирующего кода, второй вход которого соединен с выходом приемника GPS-сигналов, фазовый манипулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора высокочастотных колебаний, усилитель мощности и передающую антенну, приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлен на мобильном судовом комплексе и содержит последовательно включенные приемную антенну, усилитель высокой частоты, первый перемножитель, второй вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот, узкополосный фильтр, второй перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, фильтр нижних частот и компьютер, с возможностью обнаружения и определения местоположения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды, передачи их по радиоканалу с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией в режиме реального времени на мобильный судовой комплекс, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость и направление распространения с использованием программно-математической обработки, на основании данной информации осуществляется приближение мобильного судового комплекса к месту разлива нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды, сбор и ее последующая утилизация.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения, а именно к транспортным судам, предназначенным для погрузки, транспортировки и выгрузки самоходной и плавающей техники и базирования летательных аппаратов.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к прогулочному судну (1), более конкретно прогулочному судну класса «люкс», такому как яхта. Судно (1) согласно изобретению содержит корпус (3), палубу (5) и надстройку (7), расположенную на упомянутой палубе асимметрично относительно плоскости (L) симметрии судна, тем самым оставляя свободный боковой проход (9) на упомянутой палубе.

Изобретение относится к области производства водных транспортных средств, предназначенных для развлечений и спорта, и может быть использовано как средство для перемещения по водной поверхности за счет мускульных усилий человека для тренировки лыжников.

Изобретение относится к плавающим транспортным средствам, в частности к доскам для серфинга. Устройство для повышения устойчивости серфера на доске для серфинга содержит соединенное с доской средство фиксации, которое включает в себя камеру разрежения и расположенные последовательно приемную камеру, сопло приемной камеры и выводящую трубу.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судам, имеющим возможность движения как в режиме надводного хода, так и при полном погружении в режиме подводного хода, предназначенным преимущественно для прогулочных и экскурсионных целей.

Изобретение относится к области морской техники, а более конкретно - к морским научно-исследовательским газотопливным судам, предназначенным для проведения научных исследований в море и одновременно служащим базой для обучения на нем специалистов для экипажей газотопливных судов.

Кайт // 2684871
Изобретение относится к области авиации. Кайт содержит планку, купол, купольные стропы, соединенные с куполом, центральную стропу, стропы управления, соединенные с купольными стропами с одной стороны и планкой с другой, силовые стропы, соединенные с центральной стропой и купольными стропами, страховочный лиш, соединенный с одной из силовых строп.

Изобретение относится к устройствам для перемещения по воде и может быть использовано в спортивных и прогулочных водных лыжах. По первому варианту водные лыжи содержат пару лыж, скрепленных между собой крепежом в виде площадки из пластины и смонтированным закрепленным сцепкой сзади лыж привода плавучим корпусом, включающим мотор малой мощности, гибкую связь управления мощностью импеллера.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к судам для очистки акваторий водохранилищ, выполняющим различные технологические операции по сбору плавающих загрязнений и подъему затопленных объектов.

Изобретение относится к способу создания лазером разрушаемой структуры в устройстве сброса давления (варианты). Упомянутое устройство выполнено с разрываемым элементом, содержащим сегменты разрушаемой структуры, и включает пару противоположных поверхностей, центральный участок и внешний фланцевый участок.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при создании судов для экологического контроля состояния водной среды, которые благодаря высокой мобильности и маневренности позволяют держать под постоянным контролем значительные участки речных, озерных, морских акваторий. Технической задачей изобретения является увеличение дальности обнаружения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды. Для решения данной задачи мобильный судовой комплекс для экологического контроля водной среды снабжен беспилотным летательным аппаратом, тепловизором, приемником GPS-сигналов, передатчиком и приемником сложных сигналов с фазовой манипуляцией, причем тепловизор, приемник GPS-сигналов и передатчик сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлены на беспилотном летательном аппарате, а приемник сложных сигналов с фазовой манипуляцией установлен на мобильном судовом комплексе. Таким образом обеспечивается возможность обнаружения и определения местоположения разливов нефти или нефтепродуктов на поверхности водной среды, передачи их по радиоканалу с использованием сложных сигналов с фазовой манипуляцией в режиме реального времени на мобильный судовой комплекс, где оцениваются параметры разлива нефти или нефтепродуктов, его площадь, скорость и направление распространения. Технический результат заключается в повышении эффективности судового комплекса для экологического контроля водной среды. 7 ил.

Наверх