Устройство для определения характеристик опасных ледовых гидрологических явлений

Последняя модель к акустическим локационным системам и предназначено для оценки состояния ледовых явлений. Цель - оперативная оценка состояния опасных ледовых явлений за счет более широкого использования потенциала акустических измерителей. Устройство для определения характеристик опасных ледовых гидрологических явлений, состоящее из размещенного в герметичном корпусе эхолота 1, помещенного на бифилярном подвесе 2 для тонкой гравитационной стабилизации, для демпфирования которого используется плавучий якорь, снабженного устройством для закрепления на стационарном донном подводном объекте 3, с ориентацией оси характеристики направленности антенны в сторону поверхности, и отличающееся тем, что в устройстве используется трехканальный эхолот, модуль-идентификатор зондируемой среды 4, позволяющий по характеру отраженного сигнала определить тип и характеристики обнаруженного ледового явления, соединенный с эхолотом ультразвуковым каналом связи 5, опорный канал скорости распространения ультразвука в водной среде, показания которого являются «делениями» для первого измерительного канала, размещенный в отдельном модуле, и состоящий из излучателя 6 и отражателя 7, соединенный с модулем-идентификатором ультразвуковым каналом связи 8, устройство отображения результата зондирования 9.

1 илл.

Предлагаемое техническое решение относится к акустическим локационным системам и предназначено для оценки состояния ледовых явлений.

Известен эхолот для распознавания аномалий водной среды (патент РФ 2348054). Эхолот содержит дисплей, контроллер, блок временной автоматической регулировки (ВАРУ), блок усреднения, квадратор, умножитель, блок цифровой фильтрации, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), электроакустическую антенну, блок памяти, передатчик, коммутатор прием-передача, блок двумерного усреднения, пульт задания режимов и параметров, блок сравнения с порогом, блок классификации аномалий. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности эхолота за счет обеспечения обнаружения и классификации аномалий в водной среде.

Основным недостатком аналога является то, что описанный в изобретении способ проведения измерений при наличии ледовых явлений технически труднореализуем.

Наиболее близким по своей технической сущности является подводный измеритель глубины водоема и средней по вертикали скорости звука в воде по патенту РФ 53454. Измеритель, преимущественно, предназначен для измерения глубины над или под антенной эхолота, установленного в придонном слое, а также средней по вертикали скорости звука в воде. В состав измерителя глубины, содержащего размещенные в герметичном корпусе эхолот и измеритель гидростатического давления, датчик которого размещен в одной плоскости с антенной эхолота или на известном по вертикали расстоянии от нее, дополнительно введено вычислительное устройство, связанное своими входами с выходами эхолота и измерителя гидростатического давления соответственно, и реализующее зависимость вида где: - среднее по вертикали значение скорости распространения звука в воде; P - гидростатическое давление; - время распространения сигнала, измеренное эхолотом. Подводный измеритель глубины снабжен устройством для закрепления на подвижном или стационарном подводном объекте, допускающем его установку с ориентацией оси характеристики направленности антенны в сторону как поверхности, так и дна водоема. Для выработки поправок к измеренным параметрам за счет отклонения оси характеристики направленности антенны эхолота от вертикали, в его состав могут быть введены датчики углов отклонения от вертикали, выходы которых связаны с вычислительным устройством, и (или) герметичный корпус может быть помещен в карданный подвес, что обеспечит вертикальную ориентацию оси характеристики направленности антенны эхолота.

Основными недостатками прототипа является то, что герметичный корпус подводного измерителя глубины помещен в карданном подвесе, что не обеспечивает его гравитационную стабилизацию в полной мере, последнее сказывается на точностных характеристиках устройства, а также то, что принятое за прототип техническое решение не снабжено опорным каналом, позволяющим автоматически учитывать в измерении непостоянство скорости распространения звука в воде, вызываемое вариациями температуры и минерализации водной среды.

Целью заявляемого решения является оперативная оценка состояния опасных ледовых явлений за счет более широкого использования потенциала акустических измерителей.

Это достигается тем, что устройство для определения характеристик опасных ледовых гидрологических явлений, состоящее из размещенного в герметичном корпусе эхолота, помещенного на бифилярном подвесе для тонкой гравитационной стабилизации, для демпфирования которого используется плавучий якорь, снабженного устройством для закрепления на стационарном донном подводном объекте, с ориентацией оси характеристики направленности антенны в сторону поверхности, и отличающееся тем, что в устройстве используется трехканальный эхолот, модуль-идентификатор зондируемой среды, позволяющий по характеру отраженного сигнала определить тип и характеристики обнаруженного ледового явления, соединенный с эхолотом ультразвуковым каналом связи, опорный канал скорости распространения ультразвука в водной среде, показания которого являются «делениями» для первого измерительного канала, размещенный в отдельном модуле, и состоящий из излучателя и отражателя, соединенный, с модулем-идентификатором ультразвуковым каналом связи, устройство отображения результата зондирования.

Работает устройство следующим образом.

Трехканальным эхолотом 1, закрепленным на бифилярном подвесе 2, смонтированном на дне, с помощью устройства для закрепления на стационарном донном подводном объекте, генерируются зондирующие акустические импульсы, которые, отразившись от границ разделов сред «вода-лед-снег», возвращаются на приемную часть эхолота, при этом время их распространения сравнивается со временем прохождения импульса в опорном канале от измерителя 6 до отражателя 7, после чего первичная информация в виде величин временных интервалов передается при помощи ультразвуковых каналов связи 5 и 8 на модуль-идентификатор 4, в котором по характеру отраженного сигнала с помощью методов математической обработки определяется тип обнаруженного ледового явления и его характеристики, и полученный результат зондирования выдается на устройство отображения информации 9. Для тонкой гравитационной стабилизации и демпфирования бифилярного подвеса 2 используется плавучий якорь.

Заявляемая совокупность конструктивных элементов и связей позволяет решить поставленную задачу.

При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявляемый объект, не была выявлена. Данное решение отличается от известных.

Устройство для определения характеристик опасных ледовых гидрологических явлений может быть наиболее эффективно использовано на водных объектах со сложными условиями ледового режима (замерзания и вскрытия ледового покрова), включая зажорно-заторные явления, и обусловленных этим осенних и зимних наводнений, приводящих к подтоплению прибрежных территорий, в целях обеспечения экологической и гидрологической безопасности этих территорий, а также уточнения сроков навигации, особенно на северных реках.

Устройство для определения характеристик опасных ледовых гидрологических явлений, состоящее из размещенного в герметичном корпусе эхолота, помещенного на бифилярном подвесе для тонкой гравитационной стабилизации, для демпфирования которого используется плавучий якорь, снабженного устройством для закрепления на стационарном донном подводном объекте, с ориентацией оси характеристики направленности антенны в сторону поверхности, отличающееся тем, что в устройстве используется трехканальный эхолот, модуль-идентификатор зондируемой среды, позволяющий по характеру отраженного сигнала определить тип и характеристики обнаруженного ледового явления, соединенный с эхолотом ультразвуковым каналом связи, опорный канал скорости распространения ультразвука в водной среде, показания которого являются «делениями» для первого измерительного канала, размещенный в отдельном модуле и состоящий из излучателя и отражателя, соединенный с модулем-идентификатором ультразвуковым каналом связи, устройство отображения результата зондирования.