Двухканальный аварийный маяк для подводного обитаемого аппарата

Авторы патента:

G01S15/00 - Системы с использованием отражения или вторичного излучения акустических волн, например системы гидроакустических станций

Владельцы патента RU 2735301:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" (RU)

Изобретение относится к устанавливаемым на обитаемых подводных аппаратах техническим средствам формирования специальных сигналов, излучаемых в водную или(и) воздушную среду, с информацией о факте, времени и характере аварийного происшествия с носителем данного средства, а также его местонахождении. Техническим результатом изобретения является устранение недостатка аналогов и прототипа, а именно обеспечение ведущих поиск сил и средств более полной информацией о причинах аварии, техническом состоянии аварийного объекта в реальном масштабе времени, а также автоматизация этого процесса и реализация возможности установки одно- или двухстороннего гидро-радиоконтакта. Технический результат достигается тем, что, во-первых, в состав бортовых элементов устройства-прототипа, конкретнее датчиков температуры, воды и радиации, включен датчик химического состава воздуха внутри подводного объекта и, во-вторых, в состав электронных блоков основной бортовой части устройства включены приемоизлучающий гидроакустический канал с элементами звукового общения (микрофонно-телефонный блок МТБ), а также переключатели режимов работы «прием-передача», а в состав автономной забортной части - приемоизлучающие радио и гидроакустические блоки, переключатели режимов работы «прием-передача» с радио и гидроакустической антеннами, позволяющие реализовать возможность установки двухсторонней симплексной связи членов экипажа аварийного аппарата и сил спасения. 1 ил.

Пребывание в море подводных обитаемых объектов неразрывно связано с воздействием различных внешних и внутренних факторов, некоторые из которых не всегда можно предусмотреть и предотвратить. Так, допущенные в процессе проектирования и производства конструктивные просчеты, а также ошибки обслуживающего персонала в процессе применения по назначения и технического обслуживания могут привести к нарушению герметичности и неконтролируемому поступлению воды в прочный корпус, ошибки в обращении с возгораемыми материалами, механизмами и отдельными их элементами, находящимися под электрическим напряжением, - к пожарам, нарушение правил технического и боевого обслуживания боеприпасов - к взрывам, а выход из строя или отказы элементов ядерных реакторов - к радиационному заражению членов экипажа. Естественно, подавляющее большинство аварийных случаев на практике прогнозируется и принятием соответствующих мер предотвращается, однако в некоторых из них, к сожалению, вызываемые влиянием «человеческого фактора», т.е. ошибками членов экипажа, имеют место серьезные аварии с человеческими жертвами.

При наступлении аварийной ситуации главной задачей управляющего аварийным аппаратом звена является оповещение береговых служб или непосредственно обеспечивающих работу данного аппарата кораблей и судов, а также других воздушных и плавсредств о факте и объемах аварийной ситуации имеющимися средствами. Из большого количества современных, принятых на снабжение и практическое использование средств подобного назначения, следует, в первую очередь, назвать аварийные радиобуи, всплывающие в результате действий находящихся в терпящем аварию подводном аппарате членов экипажа и обеспечивающие посредством излучаемых сигналов определять местонахождения аварийных объектов, и устанавливать возможный контакт по кабель-тросу, связывающему буй с аварийным объектом.

Аварийные буи такого формата, являющегося преобладающим по количеству типов конструкций, представлены как отечественными, так и

иностранными аппаратами. Так, например, отечественный аварийно-спасательный буй Овчинникова А.Н, защищенный патентом №2532290 и описанный в [1, 2], всплывает после отдачи его крепежа изнутри корпуса членами экипажа, хотя упоминается возможность автоматического срабатывании взрывного патрона, выполняющего эту функцию при превышении значением воздушного давления внутри прочного корпуса своего предельного уровня. Значительный объем информации по этой тематике содержится в монографии «Устройства и средства оповещения об аварии подводной лодки и связи с ее экипажем» [3]

Из иностранных аварийно-спасательных средств в источниках информации приведены данные о американских аварийных радиобуях AN/BRT-6 и AN/BRC-6, выпускаемых членами экипажей из пусковых установок средств противодействия ГАС [4]/.

Из средств оповещения об аварии подводного аппарата по гидроакустическому каналу в использованной литературе [5] упоминаются устройства МГС-29 и МГС-30, выполняющие функции подводных маяков, при этом первый из них может функционировать до глубины 500 метров, второй - до глубины 6000 метров.

Более подробная информация с аварийной подводной лодки сообщается по гидроакустическому каналу устройством, защищенном патентом №2235345 [6] Информация по данным датчиков трех типов (вода, пожар, радиация) этого маяка, установленных в центральном и концевых отсеках подводной лодки, передается в режиме реального времени в морскую среду с помощью гидроакустического излучателя, также установленного на борту подводной лодки\. Конструкция этого «вестника аварии», предложенная в данном патенте и принятая в качестве прототипа в представляемой заявке, позволяет по пеленгам на работающий маяк определять его место, а по излучаемым сигналам установить характер и предположить возможные причины аварии, после чего спланировать соответствующие мероприятия по оказанию помощи аварийному объекту.

Существенным недостатком приведенных аналогов следует считать необходимость механического управления отдачей (выпуском) радиобуя силами экипажа, которое может быть неисполнимым по самым разным причинам, в том числе из-за отсутствия соответствующих возможностей у личного состава, а также недостаточной длины кабель-троса, связывающего аварийный объект с буем. Кроме того, - в приведенных устройствах не предусмотрена возможность определения и передачи информации о химическом составе воздуха внутри аварийного аппарата, что может оказать неблагоприятное воздействие на дееспособность экипажа.

Техническим результатом изобретения является устранение недостатков аналогов и прототипа в ходе обеспечение ведущих поиск сил и средств более полной информацией о причинах аварии, техническом состоянии аварийного объекта в реальном масштабе времени, а также автоматизация этого процесса и реализация возможности установки одно- или двухстороннего контакта посредством использования двух, а именно, гидроакустического и радио каналов.

Технический результат достигается тем, что, во-первых, в состав бортовых элементов, а именно, датчиков физических полей устройства-прототипа, включен датчик химического состава воздуха внутри подводного объекта и, во-вторых, в состав электронных блоков основной бортовой и автономной забортной частей включены элементы приемоизлучающих гидроакустического и радиоканалов с переключателями режимов работы прием-передача, позволившие реализовать возможность установки двусторонней симплексной связи членов экипажа аварийного аппарата с сидами спасения.

Функциональная схема устройства, конструктивно состоящая из двух частей (бортовой А и забортной автономной В), представлена на фиг. 1.

Бортовая часть устройства включает в себя:

- датчики воды, температуры, радиации, химсостава воздуха 1, 2, 3, 4

- модулятор 5;

- блок гидроакустического излучения маяка 6;

- программный блок 7;

- бортовой коммутатор приема-передачи 8;

- приемный блок 9;

- микрофонно-телефонный блок 10;

- приемо-излучающая гидроакустическая антенна 11;

- блок выпуска радиогидроакустического буя 12;

- блок питания бортовой части маяка 13;.

Автономная часть конструкции маяка представляет собой близкий аналог радиогидроакустического буя (РГАБ), позволяющий обеспечивать как односторонний так и двухсторонний варианты дуплексной связи и включает в себя следующие элементы:

- коммутатор приема-передачи РГАБ 14;

- приемоизлучающий блок гидроакустического канала 16;

- приемоизлучающий блок радиоканала 15;

- радиоантенна 17,

- гидроакустическая антенна 18;

- блок питания 19.

Функционирований устройства происходит следующим образом.

В самом неблагоприятном случае, т.е. когда подводный аппарат затонул и личный состав погиб, осуществляется автоматический запуск устройства с переходом в режим X. Кодированный сигнал с одного или нескольких датчиков 1, 2, 3, 4 физических полей, выход за допустимые пределы параметров которых сопровождает аварийную ситуацию, запускает блок питания 13 и программный блок 7, которые подают питание и управляют работой блоков 5, 6, 8, 11, 12 бортовой части маяка А, причем блок 12 осуществляет выпуск автономной части маяка В (РГАБ) и включение в работу блоков 14-19, обеспечивающих в режиме «гидроакустический прием-радиоизлучение» трансляцию по радиоканалу в специальном диапазоне частот аварийных сигналов, излучаемых гидроакустической антенной бортовой части устройства А. При получении аварийного сигнала средствами АСС последние принимают меры по выходу на радио или гидроакустический контакт и установку связи с аварийным подводным аппаратом по схеме: «радиопередатчик АСС - радиоканнал - блоки 17, 15, 14, 16, 18 РГАБ - гидроакустический канал - блоки 11, 8, 9, 10 бортовой части маяка А.

При наличии дееспособных членов экипажа они могут самостоятельно войти в режим работы устройства с установкой двусторонней симплексной связи (режим Z) по схеме: а) в режиме приема: блоки 17, 15, 14, 15, 18 автономной части (РГАБ) - блоки 11, 8, 9, 10 (телефон) бортовой части;

б) в режиме передачи: блоки 10 (микрофон), 5, 6, 8, 11 бортовой части - гидроакустический канал - блоки 18, 16, 14, 15, 17 автономного блока (РГАБ) - радиоканал - радиоприемник АСС.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с прототипом показывает, что время, необходимое на поиск аварийного аппарата с помощью предлагаемого двухканальный аварийный маяка обитаемого подводного аппарата, так же как и (главный критерий сравнении) на принятие решения по выбору средств и методов оказания помощи по спасению экипажей, может оказаться существенно меньше, чем при поиске с помощью современных принятых к использованию по назначению приборов.

Источники информации

1. Описание аварийного буя А.Н. Овчинникова. «Судостроение»№3, 2011 г., стр. 29.

2. Патент №2532290 РФ..

3. Кулигин А.М., Белянкин Е.Г., Головко И.Е.. Устройства и средства оповещщения об авариях подводных лодок и связи с ее личным составом. «Судостроение» №7, 2006 г.

4. Катанович А.А. Аварийная система ВКС ВМФ. «Судостроение», №6, 2000 г. стр. 40.

5. Гидроакустический сигнализатор МГС-30. ЛУ 1. 150014, 1984 г. сто. 3-17.

6. Гидроакустический маяк для аварийной подводной лодки. Патент №2235345 РФ,, 2005 г.

Двухканальный аварийный маяк подводного обитаемого аппарата, включающий датчики физических полей, свидетельствующих о признаках наступления аварийного состояния, таких как поступление забортной воды, повышение температуры, давления и уровня радиоактивности, появление открытого огня, связанные с гидроакустическим трактом излучения кодированных сигналов, отличающийся тем, что в состав его бортовых элементов включены датчик химического состава воздуха, переключатели режимов работы «прием-передача» и микрофонно-телефонный блок, а в автономный забортный блок в виде всплывающего буя - приемоизлучающие радио и гидроакустические каналы с радио и гидроакустической антеннами, а также переключатель режимов работы «прием-передача».

Изобретение относится к способам поражения морской цели торпедами. Готовят торпеду к пуску по цели, координаты которой не известны, а известны только пеленг на обнаруженную торпеду, выпущенную морской целью по кораблю, и ее курс.

Способ поражения морской цели летательным аппаратом // 2730749

Изобретение относится к способам поражения морских целей летательными аппаратами (ЛА) с применением самонаводящейся торпеды. Управление торпедой осуществляют с участием оператора в режиме телеуправления, для чего торпеду комплектуют радиогидроакустическим буем и проводным или оптоволоконным кабелем, с помощью которого соединяют радиогидроакустический буй с бортовой системой управления торпеды.

Мобильная радиолокационная станция // 2729704

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение габаритных размеров мобильной радиолокационной станции с сокращением ее веса. Предложена мобильная радиолокационная станция, содержащая комбинацию из антенных секций, каждая из которых включает активную волноводно-щелевую антенную решетку; распределенный усилитель мощности; межсекционную волноводно-распределительную систему, работающую на прием и передачу; блок несущей частоты; блок формирования и обработки сигналов; узел сопряжения и преобразования; предварительный усилитель мощности, отличающаяся тем, что антенная решетка представляет собой каскадируемую активную фазированную щелевую антенную решетку и включает: множество резонансных волноводно-щелевых излучателей, множество модулей управления фазой с циркулятором, причем каждый модуль управления фазой имеет входной канал приема сигналов и входной канал передачи сигналов, волноводно-распределительную систему, причем входные каналы приема сигналов объединены при помощи волноводно-распределительной системы, распределенный усилитель мощности, множество узлов хранения кодов управления фазой с записанными в них фазовыми распределениями для каждого положения луча, причем к каждому входному каналу передачи сигналов присоединены усилители мощности.

Способ гидроакустического поиска автономного донного подводного объекта // 2727331

Предлагаемое изобретение относится к области подводной навигации, а именно к определению местоположения автономного донного подводного объекта посредством гидроакустической навигационной системы, и может быть использовано в системах гидроакустического мониторинга различного назначения, интегрированных системах подводного наблюдения, позиционных сетецентрических системах для гидроакустического поиска с надводного поискового судна подводных объектов, находящихся на дне известной морской акватории в спящем режиме после выполнения соответствующей миссии.

Способ обработки и классификации гидролокационной информации // 2725517

Настоящее изобретение относится к области гидролокации и предназначено для повышения достоверности отображения гидролокационной информации оператору. Способ содержит излучение зондирующего сигнала, прием эхосигнала статическим веером характеристик направленности, многоканальную цифровую обработку набора последовательных временных реализаций по последовательным пространственным каналам, определение коэффициента корреляции (КК) между последовательными временными интервалами, выбор последовательных временных интервалов между пространственными каналами с коэффициентом корреляции больше 0,5, определение амплитуд временных отсчетов выбранных временных интервалов, выбор максимальных амплитуду во временных интервалах с коэффициентом корреляции больше 0,5, идентификации интервалов с КК>05 по общему времени обнаружения, среднее значение амплитуд Аср определяет амплитуду порога Апор, определяют временные интервалы, имеющие одинаковое время, из них определяют временные интервалы, принадлежащие соседним пространственным каналам, формируют отображение выбранных временных интервалов в координатах дальность - пространственный канал (курсовой угол), смещают и поворачивают полученную поверхность по шкале дальности на угол Q и по шкале курсового угла на угол G, формируют объемное отображение выбранных временных интервалов, где по каждому пространственному каналу выводят амплитуду эхосигнала и отображают зеленым цветом амплитуду помехи Апор и красным цветом амплитуду сигнала, превышающего Апор, яркость тем больше, чем больше амплитуда эхосигнала, при этом амплитуда эхосигнала отображается в логарифмическом масштабе с сохранением исходного цвета.

Способ определения координат морской шумящей цели // 2724962

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способам и устройствам обнаружения морских целей по их шумоизлучению, а точнее к способам определения координат целей с использованием интерференционных максимумов в автокорреляционной функции шума цели.

Автономный программно-аппаратный комплекс для фиксирования и оценки пространственного распределения биомассы рыб // 2724961

Изобретение относится к рыбной промышленности. Автономный программно-аппаратный комплекс для фиксирования и оценки пространственного распределения биомассы рыб, состоящий из нескольких плавучих измерительных станций (ИС), каждая из которых оборудована эхолотом, стационарно расположенных (заякоренных) на контролируемой акватории, и базовой станции (БС), расположенной на берегу, объединенных по радиоканалу в единую сеть, по которой результаты измерений поступают от ИС, которые имеют функцию ретрансляторов, к БС, где сохраняются в локальной или удаленной базе данных, на основе данных из которой автоматически генерируется анимированная карта, визуально отображающая пространственно-временную динамику распределения биомассы рыб на контролируемой акватории.

Способ отображения гидролокационной информации // 2724245

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при проектировании и разработке систем активной гидролокации, для получения более полной информации о пространственном положении обнаруженных объектов в одном цикле «излучение - прием».

Способ автоматического сопровождения подвижной цели при сглаживании в декартовых координатах с учетом измерений радиальной составляющей скорости // 2724115

Изобретение относится к радиоэлектронике и касается принципов построения системы обработки гидроакустической или радиолокационной информации в части автоматического сопровождения подвижной цели.

Радиогидроакустический буй на микроконтроллерах с базой данных эталонных сигналов // 2723914

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к устройствам регистрации акустических сигналов, и может быть использовано для обнаружения, определения местонахождения и классификации движущихся подводных объектов.