Выпускное информационное устройство

Настоящая полезная модель относится к области техники аварийной связи, в частности, к средствам выпускных антенных устройств, используемых в аварийных ситуациях на ПЛ.

Представлены схемы и характеристики выпускной буксируемой антенны.

Предложено в качестве выпускной буксируемой антенны для концевого буя использовать коническую логарифмическую спиральную антенну, представлены расчеты ее конструктивных и электрических параметров.

Предлагаемая полезная модель относится к области техники аварийной связи, в частности, к средствам выпускных антенных устройств, используемых в аварийных ситуациях на подводных лодках (ПЛ).

На сегодняшний день все ПЛ оборудуются выпускными информационными устройствами (ВИУ). ВИУ размещается в выгородках на кормовой и носовой надстройках легкого корпуса ПЛ. (Катанович А.А. Аварийные системы ВКС ВМФ. - С.-Петербург; Судостроение, №6, 2000, С.40).

Известен спасательный буй с радиолокационным ответчиком. [Патент ЕПВ №114754, пл. В63В 21/52].

Буй снабжен радиолокационным ответчиком, передающим радиосигналы в ответ на сигналы, посылаемые радиолокационной станцией поискового судна. Буй содержит полый водонепроницаемый корпус из жесткой пластмассы, в котором размещены турникетная антенна, передатчик, батарея и др. вспомогательные элементы устройства.

Наиболее близким по назначению, технической сущности и положительному эффекту к заявляемому устройству является «Выпускное информационное устройство» (ВИУ). Технические условия на изделие В-604. ШЕИА.464237.006.ТУ.КБ «Связьморпроект», С.-Петербург, 2004.

ВИУ - морской радиобуй односторонней радиосвязи, представляет собой радиобуй, выпускаемый из ПЛ и обеспечивающий передачу сообщений с погруженной ПЛ по каналам открытой радиотелефонной и телефонной связи в УКВ диапазоне на различные объекты (наземные, морские, воздушные).

Он состоит из: пневматического антенного устройства с турникетной антенной, передатчика УКВ диапазона, устройства управления, синтезатора, цифрового диктофона, опорного генератора, источника питания и системы контроля и ввода информации.

Недостатками как аналога, так и прототипа является то, что приемная турникетная антенна является узкополосной (из-за невозможности обеспечения квадратурного питания в широком диапазоне частот). А антенна космической

связи для ВБАУ должна быть широкополосной. Поэтому турникетная антенна не может быть использована в качестве приемной антенны выпускных буксируемых антенных устройств (ВБАУ). Кроме того, турникетная антенна имеет круговую поляризационную характеристику только в зенитном направлении, а по мере приближения к горизонту коэффициент эллиптичности поляризационной характеристики уменьшается, и она постоянно вырождается в линейную. Это обстоятельство также снижает эффективность антенны при низких углах места космического аппарата.

Целью полезной модели является обеспечение постоянства электрических характеристик в широком диапазоне частот (400-2000 МГц) и повышение эффективности антенны.

Поставленная цель достигается за счет того, что выпускное информационное устройство содержащее в своем составе передатчик УКВ диапазона соединенный с пневматическим антенным устройством, в котором размещается выпускная буксируемая антенна, устройство управления соединенное первым входом с передатчиком, вторым входом с синтезатором, третьим входом с системой контроля и ввода информации, а четвертым входом с цифровым диктофоном, причем синтезатор соединен с опорным генератором, в качестве выпускной буксируемой антенны для концевого буя используется коническая логарифмическая спиральная антенна, при этом радиусы основанного усеченного конуса антенны, ограничивающие спиральную антенну составляют 12,5 см и 1,9 см, а высота конической спиральной антенны (усеченного конуса) составляет 13,8 см, причем угол конусности спирали 14 см, угол намотки спирали составляет 24,4°, а угловая ширина заходов спирали =45°.

На фиг.1 показана схема выпускного информационного устройства состоящего из:

1 - пневматического антенного устройства со спиральной антенной; 2 - передатчика УКВ диапазона; 3 - устройства управления; 4 - синтезатора; 5 - цифрового диктофона; 6 - опорного генератора; 7 - источника питания; 8 - системы контроля и ввода информации.

На фиг.2 изображена схема конической логарифмической спиральной антенны. Где:

- угол конусности спирали;

- угол намотки спирали;

a_min - минимальный радиус оснований усеченного конуса;

a _max - максимальный радиус оснований усеченного конуса.

Параметрами конической логарифмической спиральной антенны, определяющими, наряду с числом заходов и точкой питания, геометрию антенны, являются:

- радиусы оснований усеченного конуса, ограничивающих спиральную антенну;

- высота конической антенны;

- угол конусности спирали;

- угол намотки спирали;

- число витков захода спирали;

- угловая ширина захода спирали.

Проведем расчет радиусов оснований усеченного конуса, ограничивающие спиральную антенну для диапазона частот 400-2000 МГц:

a_max=_max/6=12,5 см;

a _min=_min/8=1,9 см

При этом высота конической спиральной антенны (усеченного конуса) должна отвечать условию

где R_n - радиус внутренней полости буя (R_n=14 см).

Пусть с учетом конструктивного запаса, Н=11,9 см. Тогда высота полного конуса, служащего основой спиральной антенны h+H, определенная из условия:

tq=a_min/h=a_max /h+H,

где - угол конусности спирали, будет равен

а минимальное значение угла конусности спирали составит

Если каждый заход спирали содержит n витков, то угол намотки спирали будет равен:

где R_min и R _max - минимальный и максимальный радиус-векторы спирали, отсчитанные от вершины полного конуса до верхнего и нижнего оснований усеченного конуса по образующей, соответственно:

R _min=a_min/h

R _max=a_max/(H+h)

Как следует из выражения для , максимальное значение угла намотки спирали, соответствующее наибольшей ширине диаграммы направленности антенны в вертикальной плоскости, достигается n=1 и составляет 24,4°. Однако, как показала предварительная оценка, для обеспечения равномерности диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости в диапазоне частот 400-2000 МГц необходимо использовать двухвитковые заходы спирали (n=2). В этом случае значение угла намотки составит 12,7°.

Значение угловой ширины заходов спирали примем равным угловой ширине щели между ними, что для четырехзаходной спирали составит =45°.

Определенные таким образом параметры антенны были положены в основу расчета ее геометрии в прямоугольной системе координат.

При совмещении вершины полного конуса с основанием координат радиус-векторы и координаты внутренней (индекс in) и наружной (индекс out) кромок спирали определяются выражениями:

Rin=Rmin ·ltg·sin·	xin=R in·sin·cos
yin =Rin·sin·sin	zin=R in·cos
Rout =Rmin·ltg·sin·(+)	xout =Rout·sin·cos
yout =Rout·sin·sin	zout=R out·cos,

где - азимутный угол.

Тогда координаты внутренней (индекс in) и наружной (индекс out) кромок первого захода спирали, установленной на основании большого радиуса на расстоянии h _o от подстилающей поверхности и запитанной сверху, могут быть получены путем поворота спирали вокруг оси y и сдвига ее по оси z на величину H+h+h_o, то есть:

Координаты кромок второго, третьего и четвертого заходов спирали определяются путем поворота первого захода спирали вокруг оси z на /2, и 3·/4, соответственно, то есть:

Использование выпускного информационного устройства с конической логарифмической спиральной антенной позволяет обеспечить постоянство электрических характеристик в диапазоне частот 400-2000 МГц, повысить ее эффективность, а также расширить диаграмму направленности в вертикальной плоскости в пределах диапазона рабочих частот - не менее 160°, диаграмму направленности в горизонтальной плоскости в пределах диапазона рабочих частот - круговая.

Такая антенна размешается во внутренней полости буксируемого концевого буя над изолированной от воды проводящей подложки. Диаметр антенны не более 170 мм а ее высота не более 100 мм.

Выпускное информационное устройство, содержащее в своем составе передатчик УКВ диапазона, соединенный с пневматическим антенным устройством, в котором находится выпускная буксируемая антенна, устройство управления, соединенное первым входом с передатчиком, вторым входом с синтезатором, третьим входом с системой контроля и ввода информации, а четвертым входом с цифровым диктофоном, причем синтезатор соединен с опорным генератором, отличающееся тем, что в качестве выпускной буксируемой антенны дня концевого буя используется коническая логарифмическая спиральная антенна, при этом радиусы основного усеченного конуса антенны, ограничивающие спиральную антенну составляют 12,5 и 1,9 см, а высота конической спиральной антенны (усеченного конуса) составляет 13,8 см, причем угон конусности спирали 14 см, угол намотки спирали составляет 24,4°, а угловая ширина заходов спирали =45°.