Система для лазерной обработки нефтяного пятна
Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам для очистки поверхности земли или поверхности водных пространств от нефти и/или нефтепродуктов. Система для лазерной обработки нефтяного пятна, содержащая: водное транспортное средство, лазерную установку, размещенную на транспортном средстве с возможностью обработки нефтяного пятна лазерными лучами, летательный аппарат, размещенный на транспортном средстве с возможностью вылета для обследования заданной области и снабженный устройством для обнаружения нефтяного пятна, при этом указанный летательный аппарат дополнительно выполнен с возможностью определения границ нефтяного пятна в указанной области обследования, блок управления, размещенный на транспортном средстве с возможностью связи с указанным летательным аппаратом для получения от него данных о границах нефтяного пятна, при этом блок управления дополнительно выполнен с возможностью управления работой лазерной установки на основании полученных данных о границах нефтяного пятна. Достигается обеспечение учета при работе лазерной установки возможности перемещения нефтяного пятна, обрабатываемого излучаемыми лазерными лучами. 13 з.п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к системам для очистки поверхности земли или поверхности водных пространств, таких как, океан, море, озеро и т.п., от нефти и/или нефтепродуктов, а еще конкретнее к системе для лазерной обработки нефтяного пятна, которая может быть использована, помимо прочего, для очистки открытых водоемов или водных пространств от различных нефтяных загрязнений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Следует отметить, что в настоящее время нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Основными антропогенными факторами загрязнения вод и донных отложений нефтью являются регламентные работы при транспортировке нефти, аварийные разливы при транспортировке и добычи нефти на морском шельфе, сброс промышленных и бытовых сточных вод и мусора. Загрязнение морских акваторий нефтью происходит также при подземном и подводном ремонте уже действующих скважин, аварийных разливах нефтепроводов, а также при необходимой очистке сбросных вод на нефтепромысловых и нефтеперерабатывающих предприятиях. Проблема загрязнения окружающей среды нефтью и нефтепродуктами в результате человеческой деятельности, связанной с использованием нефти и нефтепродуктов, бесспорно является одной из наиболее значимых экологических проблем современного общества как в России, так и во всем мире. Негативное воздействие компонентов нефти и нефтепродуктов на окружающую среду является широко известным, а при несоблюдении природоохранного законодательства в области использования данных видов топливно-энергетических ресурсов оно может привести к изменению химического и микробиологического состава почв, загрязнению поверхностных и подземных вод, морских акваторий и атмосферы. Загрязнение почвы и воды углеводородами вызывает огромный ущерб местным биоценозам, поскольку накопление загрязняющих веществ в животных и растительных тканях может привести к их гибели или мутации. В этой связи одной из важнейших задач является поиск эффективных способов очистки почвенных и водных экосистем от загрязнений нефти, нефтепродуктов и других токсических органических соединений. В настоящее время разработаны различные способы очистки и восстановления водных акваторий и поверхности почвы от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, в том числе механические способы, такие как, например, сбор нефти с поверхности воды и почвы различными приспособлениями, физико-химические способы, такие как, например, контролируемое сжигание, применение различных адсорбентов, диспергирование и эмульгирование, а также биоремедиационные способы.
Одним из иллюстративных примеров системы для лазерной обработки нефтяного пятна раскрыт в авторском свидетельстве СССР № 1702872 (E02B 17/00, опубл. 20.03.1995). Известная система для лазерной обработки нефтяного пятна содержит водное транспортное средство и лазерную установку, размещенную на транспортном средстве с возможностью обработки нефтяного пятна лазерными лучами.
Недостатком известной системы для лазерной обработки нефтяного пятна, раскрытой в SU 1702872, является то, что лазерная установка осуществляет обработку нефтяного пятна лазерными лучами только в фиксированной зоне воздействия перед водным транспортным средством, соответствующей области обзора лазерной установки, при этом в течение всего процесса обработки нефтяного пятна лазерными лучами указанная лазерная установка имеет один и тот же заданный режим работы и, соответственно, одни и те же заданные характеристики лазерных лучей, излучаемых лазерной установкой, что в конечном итоге приводит к чрезмерным затратам электроэнергии и чрезмерной нагрузке на функциональные блоки и/или компоненты лазерной установки, тем самым ускоряя их износ и приближая момент их выхода из строя, что в целом уменьшает срок жизни всей лазерной установки и/или требует проведения постоянных дорогостоящих ремонтных работ. Кроме того, известная лазерная установка осуществляет обработку нефтяного пятна лазерными лучами только в строго заданной области обследования без учета возможных изменения площади нефтяного пятна в пределах указанной области обследования, изменения местонахождения нефтяного пятна в пределах указанной области обследования и/или выхода нефтяного пятна за пределы указанной области обследования, что в конечном итоге также приводит к чрезмерным затратам электроэнергии и чрезмерной нагрузке на функциональные блоки и/или компоненты лазерной установки в случае, когда, например, в зоне воздействия лазерной установки отсутствует нефтяное пятно или только часть зоны воздействия лазерной установки содержит нефтяное пятно, и приводит к тому, что часть нефтяного пятна, вышедшая за пределы заданой области обследования, может вообще остаться необработанной.
Таким образом, очевидна потребность в дальнейшем совершенствовании систем для лазерной обработки нефтяного пятна, в частности для учета возможности перемещения нефтяного пятна, подлежащего обработке излучаемыми лазерными лучами.
Следовательно, техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании системы для лазерной обработки нефтяного пятна, в которой по меньшей мере частично устранен обозначенный выше недостаток известной системы для лазерной обработки нефтяного пятна, заключающийся в отсутствии учета при работе лазерной установки возможности перемещения нефтяного пятна, обрабатываемого излучаемыми лазерными лучами.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вышеупомянутая техническая проблема решена в настоящем изобретении благодаря тому, что в предложенной системе для лазерной обработки нефтяного пятна, содержащей водное транспортное средство и лазерную установку, размещенную на транспортном средстве с возможностью обработки нефтяного пятна лазерными лучами, имеется по меньшей мере один летательный аппарат, размещенный на транспортном средстве с возможностью вылета для обследования заданной области и снабженный устройством для обнаружения нефтяного пятна, при этом указанный летательный аппарат дополнительно выполнен с возможностью определения границ нефтяного пятна в указанной области обследования, а также имеется блок управления, размещенный на транспортном средстве с возможностью связи с указанным летательным аппаратом для получения от него данных о границах нефтяного пятна, при этом блок управления дополнительно выполнен с возможностью управления работой лазерной установки на основании полученных данных о границах нефтяного пятна.
Система для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению обеспечивает технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна. В частности, повышение эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, обеспечиваемое предложенной системой лазерной обработки нефтяного пятна, обусловлено тем, что блок управления может управлять работой лазерной установки на основании данных о границах нефтяного пятна, получаемых по меньшей мере одним летательным аппаратом, т.е. изменять характеристики лазерной установки и, соответственно, лазерных лучей, излучаемых лазерной установкой на обрабатываемое нефтяное пятно, улучшая тем самым качество обработки нефтяного пятна с одновременной минимизацией энергоресурсов, расходуемых на обеспечение работы лазерной установки, и минимизацией износа функциональных блоков и/или компонентов лазерной установки.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения блок управления в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть дополнительно выполнен с возможностью создания карты нефтяного пятна или уточнения карты нефтяного пятна на основании полученных данных о границах нефтяного пятна. Возможность создания карты нефтяного пятна, подлежащего обработке лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой, и возможность корректировки созданной карты нефтяного пятна на основании данных о границах нефтяного пятна, получаемых летательными аппаратами, также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря тому, что в дальнейшем при управлении, посредством блока управления, работой лазерной установки может быть учтена возможность перемещения нефтяного пятна в пределах заданной области обследования и/или возможность выхода части нефтяного пятна за пределы заданной области обследования. Таким образом, блок управления в процессе эксплуатации предложенной системы для лазерной обработки нефтяного пятна может выявить смещение нефтяного пятна, при котором при перемещении транспортного средства в соответствии с заданной траекторией движения в конкретной зоне воздействия лазерной установки может, например, уменьшиться/увеличиться площадь нефтяного пятна (в том числе нефтяное пятно может появиться в зоне, в которой его ранее не было, или выйти из зоны, в которой оно ранее присутствовало и подлежало обработе лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой), в особенности при перемещении транспортного средства в области границ всего нефтяного пятна, что позволит блоку отрегулировать работу лазерной установки с обеспечением учета выявленного смещения нефтяного пятна, в частности изменить характеристики лазерного излучения и/или внести изменения во время включения/выключения лазерной установки в зависимости от выявленного смещения нефтяного пятна.
Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения блок управления в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть дополнительно выполнен с возможностью корректирования траектории полета летательного аппарата на основании полученных данных о границах нефтяного пятна. Возможность корректирования траектории полета летательного аппарата на основании данных о границах нефтяного пятна также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря возможности постоянного отслеживания смещения нефтяного пятна и, соответственно, надлежащего регулирования, посредством блока управления, работы лазерной установки.
В другом варианте реализации настоящего изобретения блок управления в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть дополнительно выполнен с возможностью корректирования траектории движения транспортного средства на основании полученных данных о границах нефтяного пятна. Возможность корректирования траектории движения транспортного средства на основании данных о границах нефтяного пятна также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря возможности обработки лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой, части нефтяного пятна, вышедшей, в особенности существенно вышедшей, за пределы заданной области обследования.
Еще в одном варианте реализации настоящего изобретения блок управления в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может дополнительно обеспечивать возможность замедления или ускорения транспортного средства на основании полученных данных о границах нефтяного пятна. Возможность замедления или ускорения транспортного средства на основании данных о границах нефтяного пятна также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря тому, что транспортное средство, например, может быстрее преодолеть зону, которую ранее предполагалось обрабатывать лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой, и которую нефтяное пятно покинуло вследствие его смещения, или наоборот не пропустить зону, которую ранее не предполагалось обрабатывать лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой, и которую заняло нефтяное пятно вследствие его смещения.
В некотором другом варианте реализации настоящего изобретения лазерная установка может быть дополнительно выполнена с возможностью поворота, а блок управления может быть дополнительно выполнен с возможностью управления поворотом лазерной установки на основании полученных данных о границах нефтяного пятна. Возможность управления поворотом лазерной установки посредством блока управления также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря возможности изменения направления и, соответственно, зоны воздействия лазерных лучей, излучаемых лазерной установкой, на нефтяное пятно, что также позволяет надлежащим образом обрабатывать нефтяное пятно в случае его смещения.
В других вариантах реализации настоящего изобретения блок управления в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть дополнительно выполнен с возможностью регулирования, на основании полученных данных о границах нефтяного пятна, по меньшей мере одной из следующих характеристик лазерной установки: частота лазерного излучения, мощность лазерного излучения и ширина зоны, обрабатываемой лазерными лучами. Возможность регулирования характеристик лазерной установки также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря возможности задания оптимальных характеристик лазерной установки, соответствующим конкретной ситуации, в частности при смещении нефтяного пятна, с одновременной минимизацией энергоресурсов, расходуемых на обеспечение работы лазерной установки, и минимизацией износа функциональных блоков и/или компонентов лазерной установки.
В некоторых других вариантах реализации настоящего изобретения лазерная установка может содержать оптическую систему, образованную телескопами, снабженными каждый коллиматором, и лазерные излучатели, соединенные каждый с соответствующим одним из указанных коллиматоров с обеспечением возможности излучения слаборасходящихся лазерных лучей.
В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения оптическое устройство летательного аппарата может содержать оптический излучатель, выполненный с возможностью излучения оптического луча на конкретную зону в области обследования, и спектральный датчик, выполненный с возможностью приема отраженного луча и с возможностью анализа спектра принятого луча для выявления нефтяного пятна в указанной зоне.
Еще в одних вариантах реализации настоящего изобретения на транспортном средстве в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть дополнительно установлена по меньшей мере одна мачта, снабженная оптическим излучателем, выполненным возможностью излучения оптического луча на конкретную зону рядом с транспортным средством, и размещен по меньшей мере один вспомогательный летательный аппарат, соответствующий одной из указанных мачт и снабженный спектральным датчиком, при этом указанный по меньшей мере один вспомогательный летательный аппарат выполнен с возможностью полета в заданной зоне по отношению к транспортному средству с обеспечением возможности приема, посредством спектрального датчика, отраженного луча, соответствующего указанной мачте, что позволяет выявить наличие нефтяного пятна в указанной зоне рядом с транспортным средством. Наличие вышеуказанных мачты и вспомогательных летательных аппаратов также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря возможности контроля качества обработки нефтяного пятна лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой.
Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения, по меньшей мере один вспомогательный летательный аппарат в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть выполнен с возможностью связи с блоком управления с обеспечением выдачи данных о наличии нефтяного пятна рядом с транспортным средством, а блок управления, на основании указанных данных, может быть дополнительно выполнен с возможностью осуществления по меньшей мере одной из следующих операций: (i) регулирование частоты лазерного излучения; (ii) регулирование мощности лазерного излучения; (iii) регулирование ширины зоны, обрабатываемой лазерными лучами; (iv) изменение скорости движения транспортного средства; (v) корректирование траектории движения транспортного средства; (vi) поворот лазерной установки; (vi) корректирование траектории движения транспортного средства и (vii) корректирование траектории полета по меньшей мере одного летательного аппарата. Возможность регулирования работы предложенной системы для лазерной обработки нефтяного пятна на основании данных о наличии нефтяного пятна рядом с транспортным средством, получаемых вспомогательными летательными аппаратами, также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, в частности благодаря возможности оптимального регулирования работы основных функциональных блоков и компонентов предложенной системы при обнаружении, посредством блока управления, ненадлежащего качества обработки лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой, нефтяного пятна, что позволяет довести качество обработки нефтяного пятна до требуемого уровня, в том числе с учетом смещения нефтяного пятна.
Согласно некоторому другому варианту реализации настоящего изобретения, блок управления в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть дополнительно выполнен с возможностью получения по меньшей мере одних из следующих данных: (a) скорость ветра; (b) скорость течения; (c) высота волн; температура воздуха; (d) температура воды; (e) атмосферное давление и (f) прогноз погоды.
Согласно некоторым другим вариантам реализации настоящего изобретения, блок управления в системе для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению может быть дополнительно выполнен с возможностью
присвоения соответствующего заданного весового коэффициента каждым из следующих полученных данных: данных о границах нефтяного пятна, данных о скорости ветра; данных о скорости течения; данных о высоте волн; данных о температуре воздуха; данных о температуре воды; данных об атмосферном давлении и данных о прогнозе погоды,
на основании результатов сравнения каждых из указанных данных с соответствующим заданным пороговым значением с обеспечением вычисления сводного весового коэффициента на основании присвоенных весовых коэффициентов и
с возможностью осуществления по меньшей мере одной из следующих операций в зависимости от значения сводного весового коэффициента:
(i) регулирование частоты лазерного излучения;
(ii) регулирование мощности лазерного излучения;
(iii) регулирование ширины зоны, обрабатываемой лазерными лучами;
(iv) поворот лазерной установки;
(v) изменение скорости движения транспортного средства;
(vi) корректирование траектории движения транспортного средства и
(vii) корректирование траектории полета по меньшей мере одного летательного аппарата.
Такие дополнительные возможности блока управления, реализуемые им в зависимости от значения вычисляемого сводного весового коэффициента, также вносит свой дополнительный вклад в сформулированный выше технический результат, заключающийся в повышении эффективности обработки лазерными лучами нефтяного пятна, а также обеспечивают дополнительный технический результат, заключающийся в задании оптимальной комбинации настроек
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Прилагаемые чертежи, которые приведены для обеспечения лучшего понимания сущности настоящего изобретения, составляют часть настоящего документа и включены в него для иллюстрации нижеописанных вариантов реализации настоящего изобретения. Прилагаемые чертежи в сочетании с приведенным ниже описанием служат для пояснения сущности настоящего изобретения. На чертежах:
на фиг. 1 схематически показана система для лазерной обработки нефтяного пятна согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 схематически показана схема для создания слаборасходящихся лазерных лучей в системе для лазерной обработки нефтяного пятна, показанной на фиг. 1;
на фиг. 3 схематически показана оптическая система лазерной установки, используемой в системе для лазерной обработки нефтяного пятна, показанной на фиг. 1;
на фиг. 4 схематически показан пример летательного аппарата, используемого в системе для лазерной обработки нефтяного пятна, показанной на фиг. 1;
на фиг. 5 схематически показаны водное транспортное средство в области нефтяного пятна и предпочтительная траектория полета летательного аппарата при обследовании области нефтяного пятна;
на фиг. 6 схематически показаны предпочтительные варианты траектории движения водного транспортного средства и сканирующей траектории лазерного луча, испускаемого лазерной установкой, по отношению к нефтяному пятну;
на фиг. 7 схематически показаны мачты с оптическими излучателями, устанавливаемые на транспортном средстве в системе для лазерной обработки нефтяного пятна, показанной на фиг. 1.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показана система 100 для лазерной обработки нефтяного пятна. Следует отметить, что лазерное излучение с заданной длиной волны, в частности лазерное излучение с длиной волны, например, 1064 нм, относительно слабо поглощается нефтью и/или нефтепродуктами и сильно поглощается водой, в связи с чем в наиболее предпочтительном случае предложенная система 100 используется для удаления нефтяного пятна на поверхности воды, образовавшегося при разливе нефтепродуктов, например в результате аварии на нефтяном танкере, нефтедобывающей платформе и/или т.п. Таким образом, лазерное излучение с длиной волны 1064 нм, характеризующееся, помимо прочего, тепловым воздействием, сильнее всего поглощается тонким слоем воды, который примыкает непосредственно к нефтяному пятну, так что при воздействии указанным лазерным излучением на нефтяное пятно, находящееся на поверхности воды, вода в указанном слое воды быстро нагревается и переходит в состояние метастабильности, что приводит к возникновению парообразующего взрыва метастабильно перегретой воды с обеспечением разрыва теплового контакта нефти и воды, который в обычных условиях препятствует горению нефтяного пятна. В результате парообразующего взрыва в области воздействия лазерным излучением часть нефтяного пятна, соответствующая указанной области воздействия, подбрасывается вверх на высоту приблизительно 30-40 см и дробится на фрагменты с образованием нефтяных капель, которые смешиваются с атмосферным воздухом с образованием самовоспламеняющеся горючей смеси. Самовоспламенение образовавшейся горючей смеси приводит к сгоранию в воздухе капель нефтяного загрязнения, соответствующего области воздействия лазерного излучения. В итоге, применение предложенной системы 100 позволяет эффективно и быстро удалять нефтесодержащие пятна практически любого состава и толщины. Следует также отметить, что предложенная система 100 может быть использована в дополнение к другим системам для удаления нефтяных пятен, использующих химические и/или механические способы удаления нефтяных пятен.
Система 100 для лазерной обработки нефтяного пятна, показанная на фиг. 1, содержит водное транспортное средство 10, способное совершать перемещение или плыть в области нефтяного пятна 1 в соответствии со своей заданной траекторией движения, которая при необходимости может быть изменена или откорректирована как до достижения водным транспортным средством 10 нефтяного пятна 1, так и уже во время перемещения транспортного средства 10 в области нефтяного пятна 1. Для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что водное транспортное средство 10, используемое в предложенной системе 100, может быть выполнено, без ограничения, в виде любого известного плавучего транспортного средства, такого как, например, плавучая платформа, баржа, катер, транспортное средство амфибийного типа, корабль или судно любого вида и назначения или т.п. Кроме того, водное транспортное средство 10 дополнительно снабжено своей GPS-системой (не показана), позволяющей ему получать точные координаты своего местоположения в пространстве в режиме реального времени или в режиме, приближенном к реальному времени, что позволяет определять текущее положение водного транспортного средства 10 по отношению к нефтяному пятну 1 или его конкретной области, в частности области, подлежащей обработке лазерным излучением, а также позволяет определять текущее положение летательных аппаратов 30, находящихся на палубе водного транспортного средства 10, по отношению к нефтяному пятну 1 или его конкретной области, в частности каждой области, подлежащей нижеописанному обследованию соответствующим летательным аппаратом 30 или соответствующими летательными аппаратами 30. Следует отметить, что GPS-система (не показана) водного транспортного средства 10 выдает данные о координатах местоположения водного транспортного средства 10 в нижеописанный управляющий блок (не показан) водного транспортного средства 10, который в свою очередь использует указанные GPS-данные для осуществления своих нижеописанных функциональных возможностей, в частности при управлении работой нижеописанной лазерной установки, а именно её нижеописанными функциональными компонентами, а также при управлении работой водного транспортного средства 10 и летательных аппаратов 30.
Кроме того, предложенная система 100 содержит несущую платформу 50, смонтированную или установленную на корпусе водного транспортного средства 10, например в носовой части водного транспортного средства 10, при этом несущая платформа 50 предпочтительно имеет прямоугольную форму. На несущей платформе 50 размещена лазерная установка (не показана), выполненная с возможностью обработки нефтяного пятна 1 лазерными лучами и содержащая оптическую систему 20 и волоконные лазерные излучатели 40, соединенные посредством оптоволоконных кабелей с оптической системой 20 (см. фиг. 2). Как показано на фиг. 3, оптическая система 20 образована системой 21 телескопов, установленной на поворотной платформе 22 с тремя поворотными степенями свободы, обеспечивающей возможность поворота системы 21 телескопов на заданный угол поворота. Поворотная платформа 21 в свою очередь установлена на системе 24 стабилизации, которая закреплена на несущей платформе 50 и позволяет исключить или свести к минимуму влияние различных вибраций, возникающих на корпусе водного транспортного средства 10 и воздействующих на работу оптической системы 20 в целом, в частности на работу её системы 21 телескопов. Телескопы в системе 21 телескопов снабжены каждый коллиматором (не показан), при этом волоконные лазерные излучатели 40 соединены каждый с соответствующим одним из указанных коллиматоров, что обеспечивает возможность излучения в целом параллельных лазерных лучей 23 или так называемых квазипараллельных лазерных лучей (т.е. слаборасходящихся лазерных лучей, представляющих собой в целом параллельные друг другу лазерные лучи, имеющие небольшую расходимость), диаметр которых по существу зависит от технических характеристик телескопов, используемых в составе системы 21 телескопов. Таким образом, лазерная установка (не показана) в предложенной системе 100 обеспечивает возможность испускания, посредством вышеописанных волоконных лазерных излучателей 40 и оптической системы 20, слаборасходящихся лазерных лучей, используемых для осуществления лазерной обработки нефтяного пятна 1, при этом в предпочтительном случае испускаемое лазерное излучение имеет длину волны 1064 нм и выходную мощность 10-25 кВт. Следует отметить, что в случае, когда необходимо увеличить плотность мощности лазерного излучения, воздействующего на обрабатываемую область нефтяного пятна 1, результирующее пятно лазерного излучения, обеспечиваемое вышеописанной лазерной установкой (не показана) предложенной системы 100 на указанной обрабатываемой области нефтяного пятна, может быть образовано наложением друг на друга пятен лазерного излучения, по существу обеспечиваемых каждое соответствующим одним телескопом из системы 21 телескопов. Для специалиста в данной области техники также должно быть очевидно, что лазерная установка (не показана) в предложенной системе 100 может содержать любое подходящее количество волоконных лазерных излучателей 40, которое может зависеть, в частности, от требуемой скорости лазерной обработки нефтяного пятна 1, при этом отсутствуют какие-либо конструкционные или технологические ограничения, которые бы препятствовали расширению количества волоконных лазерных излучателей 40, используемых в составке лазерной установки (не показана).
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения вышеописанная лазерная установка (не показана) и, следовательно, её лазерные излучатели 40 и оптическая система 20 могут быть установлены в кормовой части водного транспортного средства 10, в области левого борта, в области правого борта или в любой другой подходящей части корпуса водного транспортного средства 10. В другом варианте реализации настоящего изобретения оптическая система 20 лазерной установки в предложенной системе 100 может быть установлена на вышеописанной несущей платформе 50, а лазерные излучатели 40 этой лазерной установки могут быть установлены внутри корпуса водного транспортного средства 10 и могут быть соединены оптоволоконными кабелями с оптической системой 20.
Кроме того, как показано на фиг. 1, предложенная система 100 содержит по меньшей мере один летательный аппарат 30 в виде, например, квадракоптера, размещаемый на специальной посадочной площадке 11 корпуса водного транспортного средства 10 с возможностью вылета для исследования заданной области обследования, в которой может находится всё нефтяное пятно 1, подлежащее в дальнейшем лазерной обработке, или по меньшей мере часть этого нефтяного пятна 1, при этом каждый летательный аппарат 30 при каждом вылете совершает свой полет по заданной траектории полета, которая при необходимости может быть изменена или скорректирована до вылета этого летательного аппарата 30 в свою область обследования, в процессе полета этого летательного аппарата 30 до своей области обследования и/или в процессе исследования этим летательным аппаратом 30 своей области исследования.
Для специалиста в данной области техники должно быть очевидно, что в иных вариантах реализации настоящего изобретения в качестве летательного аппарата 30 может быть использован любой известный беспилотный летательный аппарат, такой как, например, дрон. Каждый из летательных аппаратов 30, используемых в предложенной системе 100, имеет своё посадочное место (не показано), находящееся в пределах посадочной площадки 11, при этом при необходимости каждое посадочное место может быть дополнительно снабжено зарядной станцией или зарядным устройством (не показаны) для зарядки аккумуляторных батарей соответствующего летательного аппарата 30. В других вариантах реализации настоящего изобретения все летательные аппараты 30 или по меньшей мере один из них могут приземляться или садиться в любом месте на палубе водного транспортного средства 10, используемого в предложенной системе 100.
Как показано на фиг. 4, каждый летательный аппарат 30 снабжен устройством для обнаружения нефтяного пятна (не показано), содержащим оптический излучатель 31, выполненный с возможностью излучения оптического луча 33 на конкретную зону 2 в своей заданной области обследования, по существу соответствующую площади пятна оптического излучения, обеспечиваемого оптическим лучом 33 оптического излучателя 31, и спектральный датчик 32, выполненный с возможностью приема отраженного луча 34 и с возможностью анализа спектра указанного принятого луча для выявления нефтяного пятна в указанной конкретной зоне 2 облучения. Кроме того, каждый летательный аппарат 30 дополнительно снабжен GPS-системой (не показана), позволяющей ему не только получать точные координаты своего местоположения в пространстве в режиме реального времени или в режиме, приближенном к реальному времени, но и определять границы нефтяного пятна в своей области обследования с высокой степенью точности.
В общем случае ещё до вылета летательных аппаратов 30 в предложенную систему 100 передают предварительные сведения о нефтяном пятне 1, в частности координаты области, в которой находится выявленное нефтяное пятно 1, подлежащее обработке лазерным изучением с целью его удаления с поверхности воды, то есть предварительную карту нефтяного пятна 1, представляющую координаты границ нефтяного пятна, распределенного по поверхности воды. Однако с течением времени, например на момент достижения водным транспортным средством 10 нефтяного пятна 1, может произойти смещение этого нефтяного пятна 1 за пределы первоначально выявленной области его нахождения, определенной в полученной предварительной карте нефтяного пятна. Следует отметить, что смещение нефтяного пятна может быть вызвано, например, сильным дождем, штормом, сильным ветром, сильным течением, другими водными транспортными средствами, пересекающими область нахождения нефтяного пятна 1, отбойными волнами, в том числе отбойными волными водного транспортного средства 10, и/или т.п. В зависимости от площади нефтяного пятна 1, времени автономной работы летательного аппарата 30, обеспеспечиваемого его перезаряжаемой аккумуляторной батареей (не показана), статистических данных о погодных условиях, силе ветра, силе течения, атмосферном давлении и/или аналогичных данных, собранных, например, с момента выявления нефтяного пятна 1 до момента его достижения водным транспортным средством 10, а также в зависимости от удаленности водного транспортного средства 10 от нефтяного пятна 1 и/или иных объективных факторов, способных вызвать смещение нефтяного пятна 1 и/или повлиять на работу летательного аппарата 30, предварительная область обследования, исследуемая каждым отдельным летательным аппаратом 30, может быть задана таким образом, что она может соответствовать всей выявленной области нахождения нефтяного пятна 1 согласно вышеописанной предварительной карте нефтяного пятна, может превышать её или может составлять её некоторую часть, при этом летательный аппарат 10 может собрать данные о наличии или отсутствии нефтяного пятна в своей области обследования по меньшей мере за один вылет, совершаемый с водного летательного аппарата 10. В наиболее общем случае область обследования, на исследование которой может быть предварительно запрограммирован или настроен конкретный летательный аппарат 30, составляет лишь часть выявленной области нахождения нефтяного пятна 1 согласно предварительной карте нефтяного пятна, по меньшей мере в виду его обычно большой площади разлива по поверхности воды, при этом во время каждого своего вылета летательный аппарат 10 может исследовать как всю свою область обследования, так и только её определенную часть или её определенный участок. Процесс исследования каждым летательным аппаратом 10 своей области обследования заключается в последовательном выявлении наличия или отсутствия нефтяного пятна в каждой конкретной зоне из заданного количества зон облучения оптическим лучом 33 поверхности воды, потенциально загрязненной нефтью и/или нефтепродуктами, с обеспечением присвоения указанной конкретной зоне облучения координат, полученных с помощью своей GPS-системы (не показана). В дальнейшем объединение данных, полученных летательным аппаратом 30 о наличии или отсутствии загрязнения нефтью и/или нефтепродуктами поверхности воды по каждой зоне в заданном количестве зон облучения оптическим лучом 33 поверхности воды сразу по всей области обследования или по каждой её отдельной составной части, и данных о координатах указанных зон облучения в конечном итоге позволяет этому летательному аппарату 30 определить координаты границ нефтяного пятна в своей области обследования. Следует также отметить, что летательные аппараты 30 могут собирать данные о границах нефтяного пятна в своих областях обследования до достижения водным транспортным средством 10 нефтяного пятна 1 и/или во время перемещения водного транспортного средства 10 в области нефтяного пятна 1.
На фиг. 5 показана предпочтительная траектория 35 полета летательного аппарата 30 для обследования области нефтяного пятна 1 при нахождении водного транспортного средства 10 в указанной области нефтяного пятна.
Кроме того, предложенная система 100 содержит блок управления (не показан), размещенный на корпусе водного транспортного средства 10 или внутри него с возможностью связи с летательными аппаратами 30 для получения от каждого из них данных о границах нефтяного пятна в соответствующей области обследования. Объединение данных о границах нефтяного пятна по каждой из областей обследования летательных аппаратов 30 позволяет блоку управления (не показан) создать актуальную карту всего нефтяного пятна 1 и уточнять эту созданную карту нефтяного пятна 1 уже в процессе перемещения водного транспортного средства 10 с приведенной в действие лазерной установкой (не показана) через область нефтяного пятна 1, что позволяет учитывать возможное смещение нефтяного пятна 1 при его обработке лазерным излучением и, соответственно, регулировать или корректировать нижеописанным образом процесс лазерной обработки, улучшая тем самым эффективность удаления нефти и/или нефтепродуктов с поверхности воды. В случае же наличия в памяти блока управления (не показан) предварительной карты нефтяного пятна 1 этот блок управления (не показан) может уточнить или актуализировать эту предварительную карту на основании данных о границах нефтяного пятна по каждой из областей обследования, исследованных летательными аппаратами 30, с обеспечением получения или формирования актуальной карты нефтяного пятна 1, указывающей в целом на актуальные границы нефтяного пятна, которые могли претерпеть существенные изменения с момента создания указанной предварительной карты нефтяного пятна 1.
Блок управления (не показан), используемый в предложенной системе 100, может представлять собой программно-аппаратный комплекс, который может быть реализован, например, в виде компьютера общего назначения, имеющего описанную ниже структуру, хорошо известную специалистам в данной области техники.
В частности, компьютер общего назначения обычно содержит центральный процессор, системную память и системную шину, которая в свою очередь содержит разные системные компоненты, в том числе память, связанную с центральным процессором. Системная шина в таком компьютере общего назначения содержит шину памяти и контроллер шины памяти, периферийную шину и локальную шину, выполненную с возможностью взаимодействия с любой другой шинной архитектурой. Системная память содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и память с произвольным доступом (ОЗУ). Основная система ввода/вывода (BIOS) содержит основные процедуры, которые обеспечивают передачу информации между элементами такого компьютера общего назначения, например в момент загрузки операционной системы с использованием ПЗУ. Кроме того, компьютер общего назначения содержит жесткий диск для чтения и записи данных, привод магнитных дисков для чтения и записи на сменные магнитные диски и оптический привод для чтения и записи на сменные оптические диски, такие как CD-ROM, DVD-ROM и иные оптические носители информации, однако могут быть использованы компьютерные носители иных типов, выполненные с возможностью хранения данных в машиночитаемой форме, например твердотельные накопители, флеш-карты, цифровые диски и т.п., и подключенные к системной шине через контроллер. В компьютере общего назначения жесткий диск, привод магнитных дисков и оптический привод соединены соответственно с системной шиной через интерфейс жесткого диска, интерфейс магнитных дисков и интерфейс оптического привода. Приводы и соответствующие компьютерные носители информации представляют собой энергонезависимые средства хранения компьютерных инструкций, структур данных, программных модулей и прочих данных компьютера общего назначения. Компьютер общего назначения имеет файловую систему, в которой хранится записанная операционная система, а также дополнительные программные приложения, прочие программные модули и данные программ. Пользователь имеет возможность вводить команды и информацию в компьютер общего назначения с использованием известных устройств ввода, например клавиатуры, манипулятора типа «мышь», микрофона, джойстика, игровой консоли, сканера и т.п., при этом эти устройства ввода обычно получают доступ к компьютеру общего назначения через последовательный порт, который в свою очередь подсоединен к системной шине, однако они могут быть подключены и иным способом, например с помощью параллельного порта, игрового порта или универсальной последовательной шины (USB). Монитор или иной тип устройства отображения также подсоединен к системной шине через интерфейс, такой как видеоадаптер. В дополнение к монитору персональный компьютер может быть снабжен другими периферийными устройствами вывода, например колонками, принтером и т.п. Компьютер общего назначения способен работать в сетевом окружении, при этом для соединения с одним или несколькими удаленными компьютерами может быть использовано сетевое соединение. Сетевые соединения могут образовывать локальную вычислительную сеть (LAN) и глобальную вычислительную сеть (WAN). Такие сети обычно применяют в корпоративных компьютерных сетях и внутренних сетях компаний, при этом они имеют доступ к сети Интернет. В LAN-сетях или WAN-сетях компьютер общего назначения подключают к локальной сети через сетевой адаптер или сетевой интерфейс. При использовании сетей компьютер общего назначения может использовать модем, сетевую карту, адаптер или иные средства обеспечения связи с глобальной вычислительной сетью, такой как сеть Интернет, при этом эти средства связи подключают к системной шине посредством последовательного порта. Следует отметить, что в ПЗУ компьютера общего назначения или по меньшей мере на любом одном из вышеописанных машиночитаемых носителей, которые могут быть использованы в компьютере общего назначения, могут быть сохранены машиночитаемые инструкции, к которым может иметь доступ центральный процессор этого компьютера общего назначения, при этом выполнение этих машиночитаемых инструкций на компьютере общего назначения может вызывать исполнение его центральным процессором различных процедур или операций, описанных в данном документе.
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения блок управления (не показан), используемый в предложенной системе 100, может быть выполнен в виде одиночного компьютерного сервера, например сервера «DellTM PowerEdgeTM», использующего операционную систему «Ubuntu Server 18.04». Кроме того, в иных вариантах реализации настоящего изобретения блок управления (не показан), используемый в предложенной системе 100, может быть выполнен в виде настольного персонального компьютера, ноутбука, нетбука, смартфона, планшета и иного электронно-вычислительного устройства, подходящего для решения поставленных задач, описанных в данном документе.
В других вариантах реализации блок управления (не показан), используемый в предложенной системе 100, может быть выполнен в виде любой другой совокупности аппаратных средств, программного обеспечения или программно-аппаратных средств, подходящих для решения поставленных задач, описанных в данном документе.
Следует отметить, что каждый летательный аппарат 30 сообщает или передает блоку управления (не показан) данные о границах нефтяного пятна в своей области обследования беспроводным способом (в частности, с использованием любой из известных технологий беспроводной передачи данных, таких как, например, Wi-Fi, 3G, LTE и т.п.) и/или проводным способом (в частности, с использованием коаксиального кабеля, витой пары, оптоволоконного кабеля или любого другого подходящего физического соединения) при приземлении на палубу водного транспортного средства 10, осуществленном им после своего вылета для выявления нефтяного пятна в указанной области обследования или её части. В другом варианте реализации настоящего изобретения все летательные аппараты 30 или по меньшей мере один из них могут сообщать или передавать каждый свои данные о границах нефтяного пятна в своей области обследования или её части беспроводным способом в процессе исследования указанной области обследования или её части, в частности в режиме реального времени или режиме, приближенном к реальному времени.
Кроме того, блок управления (не показан) в предложенной системе 100 соединен с лазерной установкой (не показана), также используемой в предложенной системе 100, с возможностью обмена с ней данными таким образом, что этот блок управления (не показан) обеспечивает возможность управления работой всей лазерной установки (не показана) в целом и в частности работой её оптической системы 20, работой её волоконных лазерных излучателей 40 и работой её поворотной платформы 22, на которой установлена оптическая система 20. Следует отметить, что лазерная установка (не показана) в предложенной системе 100 может быть предварительно запрограммирована или автоматически настроена на работу в заданном режиме работы, характеризующемся заданными характеристиками испускаемого лазерного излучения и установленным, например, на основании предварительных сведений о координатах области нахождения нефтяного пятна, которые могут быть предварительно переданы в предложенную систему 100, т.е. на основании вышеописанной предварительной карты нефтяного пятна 1. Блок управления (не показан) в предложенной системе 100, на основании данных о границах нефтяного пятна, полученных этим блоком управления (не показан) по меньшей мере от одного из вышеописанных летательных аппаратов 30, может дополнительно изменять или регулировать заданные характеристики лазерной установки (не показана) и, соответственно, характеристики испускаемого ею лазерного излучения. Таким образом, блок управления (не показан) может регулировать, помимо прочего, по меньшей мере одну из следующих характеристик лазерной установки (не показана) в зависимости от результатов обработки данных о границах нефтяного пятна, полученных этим блоком управления по меньшей мере от одного из вышеописанных летательных аппаратов 30: частота лазерного излучения, мощность лазерного излучения и ширина зоны, обрабатываемой лазерными лучами, что позволяет надлежащим образом автоматически подстраивать работу или характеристики лазерной установки (не показана) в зависимости, например, от величины смещения нефтяного пятна 1 по сравнению с его первоначально выявленной областью нахождения, соответствующей вышеописанной первоначальной карте нефтяного пятна 1, при этом указанная величина смещения может быть определена блоком управления (не показан) на основании актуальных границ нефтяного пятна 1, полученных летательными аппаратами 30.
Кроме того, на основании тех же самых данных о границах нефтяного пятна, полученных блоком управления (не показан), использованным в предложенной системе 100, по меньшей мере от одного из вышеописанных летательных аппаратов 30, указанный блок управления (не показан) может обеспечивать возможность автоматического поворота поворотной платформы 22 и, соответственно, оптической системы 20 лазерной установки на заданный угол поворота, что позволяет автоматически изменить или скорректировать зону или место воздействия испускаемого лазерного излучения на обрабатываемое нефтяное пятно 1 в зависимости, например, от величины смещения нефтяного пятна 1 по сравнению с его первоначально выявленной областью нахождения, соответствующей вышеописанной первоначальной карте нефтяного пятна 1, при этом указанная величина смещения может быть определена блоком управления (не показан) на основании актуальных границ нефтяного пятна 1, полученных летательными аппаратами 30.
В одном из предпочтительных вариантов реализации настоящего изобретения блок управления может управлять работой лазерной установки с использованием данных о границах нефтяного пятна таким образом, что оптическая установка 20 может непрерывно или периодически совершать поворот на своей поворотной платформе 22 из стороны в сторону на заданный угол поворота, что позволяет лазерной установки непрерывно или по существу непрерывно обрабатывать лазерным излучением область нефтяного пятна 1 перед носовой частью водного транспортного средства 10, обрабатывая за один свой проход от одного предельного положения поворота к другому предельному положению поворота полосу нефтяного пятна 1 в указанной обрабатываемой области, имеющую ширину приблизительно 300 м, что может существенно ускорить процесс обработки нефтяного пятна 1 лазерным излучением, испускаемым лазерной установкой (не показана).
На фиг. 6 показаны предпочтительная траектория 15 движения водного транспортного средства 10 по отношению к нефтяному пятну 1 и предпочтительная сканирующая траектория 25 лазерного луча, испускаемого лазерной установкой (не показана) в случае её непрерывного вращения на поворотной платформе 22 из стороны в сторону при движении водного транспортного средства 10 по указанной траектории 15 движения, по отношению к нефтяному пятну 1.
Кроме того, блок управления (не показан) в предложенной системе 100 соединен с возможностью обмена данными с системой управления (не показана) транспортным средством, выполненной с возможностью управления работой водного транспортного средства 10, что позволяет указанному блоку управления (не показан), на основании тех же самых данных о границах нефтяного пятна, полученных этим блоком управления (не показан) по меньшей мере от одного из вышеописанных летательных аппаратов 30, выдавать в указанную систему управления (не показана) управляющие инструкции, обеспечивающие автоматическое изменение или корректирование траектории движения водного транспортного средства 10, и дополнительно выдавать в указанную систему управления (не показана) дополнительные управляющие инструкции, обеспечивающие замедление (уменьшение скорости движения) или ускорение (увеличение скорости движения) водного транспортного средства 10. В другом варианте реализации настоящего изобретения блок управления (не показан) в предложенной системе 100, на основании данных о границах нефтяного пятна, полученных этим блоком управления (не показан) по меньшей мере от одного из вышеописанных летательных аппаратов 30, может автоматически выдавать или предлагать измененную или скорректированную траекторию движения водного транспортного средства 10, по которой рулевой или капитан может направить указанное водное транспортное средство 10, исходя из своих соображений, и/или может предлагать замедлить или ускорить водное транспортное средство 10, что в конечном итоге может позволить повысить эффективность обработки нефтяного пятна 1 лазерным излучением, испускаемым лазерной установкой (не показана). Таким образом, блок управления (не показан) в предложенной системе 100 может автоматически изменять или корректировать свою предварительно заданную траекторию движения, соответствующую вышеописанной предварительно заданной карте нефтяного пятна 1, в зависимости, например, от величины смещения нефтяного пятна 1 по сравнению с его первоначально выявленной областью нахождения, соответствующей вышеописанной первоначальной карте нефтяного пятна 1, при этом указанная величина смещения может быть определена блоком управления (не показан) на основании актуальных границ нефтяного пятна 1, полученных летательными аппаратами 30.
Как показано на фиг. 7, система 100 для лазерной обработки нефтяного пятна может быть дополнительно снабжена четырьмя в целом одинаковыми мачтами 60, установленными каждая в соответствующем одном из углов несущей платформы 50 и снабженные каждая оптическим излучателем (не показан), выполненным с возможностью излучения оптического луча на конкретную зону рядом с водным транспортным средством 10. Кроме того, как показано на фиг. 7, система 100 для лазерной обработки нефтяного пятна может быть дополнительно снабжена четырьмя в целом одинаковыми вспомогательными летательными аппаратами 70, размещаемыми с возможностью вылета на водном транспортном средстве 10, например на его палубе, и соответствующими каждый одной из четырех мачт 60. Каждый такой вспомогательный летательный аппарат 70 снабжен спектральным датчиком (не показан) и выполнен с возможностью полета или зависания в заданной зоне полета по отношению к водному транспортному средству 10 с обеспечением возможности приема, посредством своего спектрального датчика (не показан), отраженного луча, соответствующего одной конкретной мачте из четырех мачт 60, в частности соответствующего оптическому лучу, излученному оптическим излучателем (не показан) конкретной мачты 60 на конкретную зону рядом с водным транспортным средством 10, что позволяет выявить наличие нефтяного пятна в конкретной области или зоне рядом с водным транспортным средством 10, соответствующей указанной зоне облучения, от которой отразился указанный излученный оптический луч. Таким образом, мачты 60, используемые в предложенной системе 100 в сочетании со вспомогательными летательными аппаратами 70, обеспечивают возможность определения или отслеживания эффективности обработки нефтяного пятна 1 лазерным излучением, испускаемым лазерной установкой (не показана).
В одном из вариантов реализации настоящего изобретения на несущей платформе 50 могут быть размещены одна или большее количество мачт 60 и один или большее количество вспомогательных летательных аппаратов 70, соответствующих каждый конкретной одной из указанных мачт 60, для обеспечения возможности выявления наличия нефтяного пятна в соответствующей конкретной области или зоне рядом с водным транспортным средством 10.
Вспомогательные летательные аппараты 70, используемые в предложенном системе 100, выполнены с возможностью связи с блоком управления (не показан), также используемым в предложенной системе 100, с обеспечением выдачи или передачи ему данных о наличии нефтяного пятна по меньшей мере в одной области или зоне рядом с водным транспортным средством 10.
Таким образом, система 100 для лазерной обработки нефтяного пятна может определять или отслеживать эффективность обработки нефтяного пятна 1 лазерным излучением, испускаемым лазерной установкой (не показана), с использованием данных о наличии или отсутствии нефтяного пятна по меньшей мере в одной области или зоне рядом с водным транспортным средством 10, собираемых соответственно по меньшей мере одним вспомогательным летательный аппаратом 70.
Блок управления (не показан), используемый в предложенном системе 100, в свою очередь, на основании вышеуказанных данных о наличии нефтяного пятна по меньшей мере в одной области или зоне рядом с водным транспортным средством 10, дополнительно выполнен с возможностью осуществления по меньшей мере одной из следующих функциональных операций, способных как по отдельности, так и в любом сочетании друг с другом улучшить эффективность обработки нефтяного пятна 1 лазерным излучением, испускаемым лазерной установкой (не показана) системы 100: (i) регулирование частоты лазерного излучения; (ii) регулирование мощности лазерного излучения; (iii) регулирование ширины зоны, обрабатываемой лазерными лучами; (iv) изменение скорости движения транспортного средства; (v) корректирование траектории движения транспортного средства; (vi) поворот лазерной установки; (v) изменение скорости движения транспортного средства; (vi) корректирование траектории движения транспортного средства и (vii) корректирование траектории полета указанного по меньшей мере одного летательного аппарата.
Кроме того, блок управления (не показан), используемый в предложенном системе 100, может быть дополнительно выполнен с возможностью связи с удаленным источником данных (не показан), таким как, например, база данных, хранилище данных и т.п., для приема или получения от него по меньшей мере одних из следующих данных: (a) скорость ветра; (b) скорость течения; (c) высота волн; температура воздуха; (d) температура воды; (e) атмосферное давление и (f) прогноз погоды. В одном из вариантов реализации настоящего изобретения водное транспортное средство 10 может быть дополнительно снабжено по меньшей мере одним датчиком или измерительным устройством, выполненным с возможностью измерения (a) скорости ветра; (b) скорости течения; (c) высоты волн; температуры воздуха; (d) температуры воды и/или (e) атмосферного давления. В другом варианте реализации настоящего изобретения водное транспортное средство 10 может быть дополнительно снабжено измерительным устройством для измерения скорости ветра, измерительным устройством для измерения скорости течения, измерительным устройством для измерения высоты волн, измерительным устройством для измерения температуры воздуха, измерительным устройством для измерения температура воды и/или измерительным устройством для измерения атмосферного давления.
Кроме того, блок управления (не показан), используемый в предложенной системе 100, может быть дополнительно выполнен с возможностью присвоения соответствующего заданного весового коэффициента каждым из следующих данных, полученных этим блоком управления вышеописанными способами: данных о границах нефтяного пятна, данных о скорости ветра; данных о скорости течения; данных о высоте волн; данных о температуре воздуха; данных о температуре воды; данных об атмосферном давлении и данных о прогнозе погоды, на основании результатов сравнения каждых из указанных данных с соответствующим заданным пороговым значением, предварительно записанным в указанный блок управления, с обеспечением вычисления сводного весового коэффициента на основании указанных присвоенных весовых коэффициентов. В зависимости от значения вычисленного сводного весового коэффициента блок управления (не показан), используемый в предложенной системе 100, может быть выполнен с возможностью осуществления по меньшей мере одной из следующих операций: (i) регулирование частоты лазерного излучения, испускаемого лазерной установкой (не показана); (ii) регулирование мощности лазерного излучения, испускаемого лазерной установкой (не показана); (iii) регулирование ширины зоны, обрабатываемой лазерными лучами, излучаемыми лазерной установкой (не показана); (iv) поворот лазерной установки (не показана); (v) изменение скорости движения водного транспортного средства 10; (vi) корректирование траектории движения водного транспортного средства 10 и (vi) корректирование траектории полета по меньшей мере одного из летательных аппаратов 30, используемых в предложенной системе 100.
Представленные иллюстративные варианты осуществления, примеры и описание служат лишь для обеспечения понимания заявляемого технического решения и не являются ограничивающими. Другие возможные варианты осуществления будут ясны специалисту из представленного описания. Объем настоящего изобретения ограничен лишь прилагаемой формулой изобретения.
1. Система для лазерной обработки нефтяного пятна, содержащая:
водное транспортное средство,
лазерную установку, размещенную на транспортном средстве с возможностью обработки нефтяного пятна лазерными лучами,
по меньшей мере один летательный аппарат, размещенный на транспортном средстве с возможностью вылета для обследования заданной области и снабженный устройством для обнаружения нефтяного пятна, при этом указанный летательный аппарат дополнительно выполнен с возможностью определения границ нефтяного пятна в указанной области обследования,
блок управления, размещенный на транспортном средстве с возможностью связи с указанным летательным аппаратом для получения от него данных о границах нефтяного пятна,
при этом блок управления дополнительно выполнен с возможностью управления работой лазерной установки на основании полученных данных о границах нефтяного пятна.
2. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по п.1, в которой блок управления дополнительно выполнен с возможностью создания карты нефтяного пятна или уточнения карты нефтяного пятна на основании полученных данных о границах нефтяного пятна.
3. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по любому из пп.1, 2, в которой блок управления дополнительно выполнен с возможностью корректирования траектории полета летательного аппарата на основании полученных данных о границах нефтяного пятна.
4. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по любому из пп.1-3, в которой блок управления дополнительно выполнен с возможностью корректирования траектории движения транспортного средства на основании полученных данных о границах нефтяного пятна.
5. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по любому из пп.1-4, в которой блок управления дополнительно обеспечивает возможность замедления или ускорения транспортного средства на основании полученных данных о границах нефтяного пятна.
6. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по любому из пп.1-5, в которой блок управления дополнительно выполнен с возможностью регулирования, на основании полученных данных о границах нефтяного пятна, по меньшей мере одной из следующих характеристик лазерной установки: частота лазерного излучения, мощность лазерного излучения и ширина зоны, обрабатываемой лазерными лучами.
7. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по п.1, в которой лазерная установка содержит оптическую систему, образованную телескопами, снабженными каждый коллиматором, и лазерные излучатели, соединенные каждый с соответствующим одним из указанных коллиматоров с обеспечением возможности излучения слаборасходящихся лазерных лучей.
8. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по п.7, в которой оптическая система лазерной установки дополнительно выполнена с возможностью поворота.
9. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по п.7, в которой блок управления дополнительно выполнен с возможностью управления поворотом оптической системы лазерной установки на основании полученных данных о границах нефтяного пятна.
10. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по п.1, в которой устройство для обнаружения нефтяного пятна летательного аппарата содержит оптический излучатель, выполненный с возможностью излучения оптического луча на конкретную зону в области обследования, и спектральный датчик, выполненный с возможностью приема отраженного луча и с возможностью анализа спектра принятого луча для выявления нефтяного пятна в указанной зоне.
11. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по любому из пп.1-10, в которой на транспортном средстве установлена по меньшей мере одна мачта, снабженная оптическим излучателем, выполненным с возможностью излучения оптического луча на конкретную зону рядом с транспортным средством, и размещен по меньшей мере один вспомогательный летательный аппарат, соответствующий одной из указанных мачт и снабженный спектральным датчиком, при этом указанный по меньшей мере один вспомогательный летательный аппарат выполнен с возможностью полета в заданной зоне по отношению к транспортному средству с обеспечением возможности приема, посредством спектрального датчика, отраженного луча, соответствующего указанной мачте, что позволяет выявить наличие нефтяного пятна в указанной зоне рядом с транспортным средством.
12. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по п.11, в которой указанный по меньшей мере один вспомогательный летательный аппарат выполнен с возможностью связи с блоком управления с обеспечением выдачи данных о наличии нефтяного пятна рядом с транспортным средством, а блок управления, на основании указанных данных, дополнительно выполнен с возможностью осуществления по меньшей мере одной из следующих операций: (i) регулирование частоты лазерного излучения; (ii) регулирование мощности лазерного излучения; (iii) регулирование ширины зоны, обрабатываемой лазерными лучами; (iv) изменение скорости движения транспортного средства; (v) корректирование траектории движения транспортного средства; (vi) поворот лазерной установки; (v) изменение скорости движения транспортного средства; (vi) корректирование траектории движения транспортного средства и (vii) корректирование траектории полета указанного по меньшей мере одного летательного аппарата.
13. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по любому из пп.1-12, в которой блок управления дополнительно выполнен с возможностью получения по меньшей мере одних из следующих данных: (a) скорость ветра; (b) скорость течения; (c) высота волн; температура воздуха; (d) температура воды; (e) атмосферное давление и (f) прогноз погоды.
14. Система для лазерной обработки нефтяного пятна по п.13, в которой блок управления дополнительно выполнен с возможностью
присвоения соответствующего заданного весового коэффициента каждым из следующих полученных данных: данных о границах нефтяного пятна, данных о скорости ветра; данных о скорости течения; данных о высоте волн; данных о температуре воздуха; данных о температуре воды; данных об атмосферном давлении и данных о прогнозе погоды,
на основании результатов сравнения каждых из указанных данных с соответствующим заданным пороговым значением с обеспечением вычисления сводного весового коэффициента на основании присвоенных весовых коэффициентов и
с возможностью осуществления по меньшей мере одной из следующих операций в зависимости от значения сводного весового коэффициента:
(i) регулирование частоты лазерного излучения;
(ii) регулирование мощности лазерного излучения;
(iii) регулирование ширины зоны, обрабатываемой лазерными лучами;
(iv) поворот лазерной установки;
(v) изменение скорости движения транспортного средства;
(vi) корректирование траектории движения транспортного средства и
(vii) корректирование траектории полета указанного по меньшей мере одного летательного аппарата.
