Автономный подводный размыкатель

Предлагаемая полезная модель автономного подводного размыкателя (АПР) предназначена для освобождения подводного приборного контейнера от якоря - балласта. АПР состоит из двух независимых блоков: блок автономного размыкателя (БАР); блок контроля местоположения приборного контейнера на поверхности моря (БКМ). Блок автономного размыкателя представляет собой прочный цилиндрической формы контейнер, изготовленный из алюминиевого сплава, где располагаются блок управления, источник питания, прибор срочности, датчик герметичности, датчик давления, герморазъем для подключения к приборному контейнеру. Исполнительный механизм размыкателя, который установлен вне прочного корпуса, связан с якорем-балластом через трос-гайдроп. Гайдроп выполнен из двух кусков троса, которые соединены с помощью вертлюга. Снаружи прочного корпуса установлены широкополосный гидрофон и широкополосный излучатель. Блок контроля местоположения приборного контейнера представляет собой также как БАР, прочный цилиндрический контейнер изготовленный из алюминиевого сплава, где располагаются блок управления, источник питания. Снаружи прочного корпуса установлены датчик давления, проблесковый световой маяк, антенна радиопередатчика, антенна спутниковой системы связи «Гонец» и навигации «Глонасс», которая ограждена от внешней среды радио прозрачным прочным колпаком. Все устройства, вынесенные за прочный корпус, защищены от механических воздействий металлическим ограждением. Предусмотрен герморазъем для связи с приборным контейнером. БАР устанавливается под приборным контейнером, а БКМ - над приборным контейнером. Указанные блоки крепятся на приборном контейнере, как с помощью болтов, так и с помощью перфорированных металлических лент, стягиваемых специальными замками.

Техническое решение относится к конструктивному выполнению средств океанологических исследований и может быть использовано в гидроакустических телеметрических системах управления. Автономный подводный приборный контейнер, удерживаемый в процессе работы с помощью якоря - балласта на дне или в толще воды, по завершении работы сбрасывает якорь - балласт и всплывает за счет своей положительной плавучести.

Известен [Бахарев С.А., Игнатьев В.Б. Гидроакустическое устройство для дистанционного отсоединения его от подводного изделия. Патент №2215301, RU, С2, 27.10.2003] размыкатель якоря - балласта, содержащий в герметичном корпусе блок излучения сигнала, в котором последовательно электрически соединены генератор кодированных широкополосных сигналов управления, усилитель мощности и гидроакустический излучатель кодированных широкополосных сигналов управления, и блок приема сигналов, в котором последовательно электрически соединены гидрофон, усилитель, дешифратор кодированных широкополосных сигналов управления, электрическое реле, являющееся выходом блока приема сигналов и соединенное с механическим размыкателем, последовательно электрически соединенные высокоемкостной и многократно перезаряжаемый аккумулятор, устройство аварийной подачи сигнала управления, выход которого подключен ко второму входу емкостного накопителя, параллельно дешифратору кодированных широкополосных сигналов управления электрическое питание усилителя, дешифратора кодированных широкополосных сигналов управления и устройства аварийной подачи сигнала управления осуществляется с помощью высокоемкостного и многократно перезаряжаемого аккумулятора, при этом блок приема сигнала размещен в герметичном отсеке, выполненном в пластиковом корпусе определенной формы, обладающем собственной положительной плавучестью, запас фала распределен вокруг пластикового

корпуса, а для включения блока приема сигналов в дежурный режим используется наружный съемный ключ, соединенный с механическим размыкателем.

К недостаткам данного устройства относятся: отсутствие возможности управления исполнительным механизмом размыкателя из приборного контейнера (в случаях затекания контейнера, снижения напряжения источников питания до критической и т.д.); отсутствие дублирующих систем сброса балласта; отсутствие системы определения места приборного контейнера на поверхности моря; нет системы определения наклонной дальности от обеспечивающего судна до приборного контейнера. Кроме этого непредусмотрены возможности передачи накопленной приборным контейнером информации в центр обработки.

Предлагаемая полезная модель автономного подводного размыкателя (АПР) предназначена для освобождения подводного приборного контейнера от якоря - балласта. АПР состоит из двух независимых блоков: блок автономного размыкателя (БАР); блок контроля местоположения приборного контейнера на поверхности моря (БКМ).

Блок автономного размыкателя представляет собой (фиг.1, А - вид сверху, В - вид снизу) прочный цилиндрической формы контейнер 1, изготовленный из алюминиевого сплава, где располагаются блок управления (БУ БАР) 2, источник питания (ИП БАР) 3, прибор срочности (ПС) 7, датчик герметичности (ДГ) 8, датчик давления (ДД БАР) 9, герморазъем 10 для подключения к приборному контейнеру. Исполнительный механизм размыкателя (ИМР) 6, который установлен вне прочного корпуса, связан с якорем - балластом 6-10 через трос-гайдроп 6-8. Гайдроп выполнен из двух кусков троса, которые соединены с помощью вертлюга 6-9. Снаружи прочного корпуса также установлены широкополосный гидрофон 5, широкополосный излучатель 4.

Блок контроля местоположения (БКМ) приборного контейнера представляет собой (фиг.2, А - вид сверху, В - вид снизу), также как БАР, прочный цилиндрический контейнер 11, изготовленный из алюминиевого сплава, где располагаются блок управления (БУ БКМ) 12, источник питания (ИП БКМ)

13. Снаружи прочного корпуса установлены датчик давления (ДД БКМ) 15, проблесковый световой маяк 18, антенна радиопередатчика (АР) 14, антенна спутниковой системы связи «Гонец» и навигации «Глонасс» 16, которая ограждена от внешней среды радио прозрачным прочным колпаком 17. Все устройства, вынесенные за прочный корпус, защищены от механических воздействий металлическим ограждением 19. Предусмотрен герморазъем 20 для связи с приборным контейнером 21.

БАР устанавливается под приборным контейнером 21, а БКМ - над приборным контейнером 21. Указанные блоки крепятся на приборном контейнере, как с помощью болтов, так и с помощью перфорированных металлических лент 22 стягиваемых специальными замками 23, как показано на фиг.3. Форма приборного контейнера 21 может быть различной, в качестве примера на фиг.3 показан способ крепления блоков на приборном контейнере в форме вытянутого эллипсоида.

Источник питания 3 (фиг.1), 13 (фиг.2) собран из литиевых аккумуляторных батарей, обеспечивающих в настоящее время максимальную емкость на условную единицу весогабаритных характеристик батарей.

Блок управления БАР 2 (фиг.4) состоит из программного устройства (ПУ) 2-1, блока управления исполнительным механизмом (УИМ) 2-2, модуля гидроакустической командной системы (ГАКС) 2-3.

Программное устройство 2-1 представляет собой микроконтроллер, который управляет всеми устройствами БАР по заданной программе или по команде, полученной по гидроакустическому каналу связи.

Модуль гидроакустической командной системы (ГАКС) предназначен для:

- приема гидроакустических команд;

- передачи служебной информации гидроакустическому каналу связи.

ГАКС позволяет:

- передавать с обеспечивающего судна на БАР команды управления;

- передавать из БАР на судовой приемно-обрабатывающий комплекс (СПОК) «квитанцию» о приеме и исполнении на донной станции команд управления;

- передавать из БАР на СПОК телеметрическую информацию о работе системы и узлов АГС и исполнении принятых команд;

- определять местоположение приборного контейнера 21 на дне относительно судна (определение наклонной дальности);

- передавать на судно об обнаруженных сбоях в аппаратуре БАР. Характеристики сигналов обмена между СПОК и БАР:

- обмен сигналами между судном и БАР осуществляется в диапазоне рабочих частот от 10 до 40 кГц;

- рабочая полоса частот - 1 кГц;

- передача сигналов осуществляется синхронно методом относительной фазовой модуляции со скоростью 200 Бод;

- количество команд управления, передаваемых на БАР - до 31;

- команды управления выдаются в блок программного управления БАР в виде 16-разрядных слов;

- количество квитанций, передаваемых из БАР на судно о приеме и исполнении донной станцией команд управления - до 31. Квитанция содержит данные о номере принятой команды и ее исполнении.

Блок управления исполнительным механизмом размыкателя 2-3 предназначен для выдачи необходимого электрического импульса на ИМР 6 по команде с ПУ 2-1.

Автономный прибор срочности 7 представляет собой электронный таймер с автономным источником питания, не связанный с БУ БАР 2, непосредственно подающий исполнительному механизму размыкателя 6 необходимый электрический импульс. В заданный момент времени прибор срочности 7 выдает, независимо от программного устройства 2-1, необходимый электрический импульс исполнительному механизму размыкателя 6.

Исполнительный механизм размыкателя (ИМР) 6 представляет собой электромеханическое устройство, предназначенное для соединения приборного контейнера 21 с балластом 6-10 при погружении, нахождения его в подводном положении и отделения балласта при всплытии приборного контейнера 21.

ИМР (фиг.5) состоит из консоли 6-5, двух спусковых механизмов 6-3 (один из них исполняет роль дублирующего) и рычага 6-4. ИМР устанавливается снаружи под БАР, в центральное отверстие, которого входит хвостовик консоли 6-5 с радиальным кольцевым уплотнением 6-2, и крепится гайкой 6-1. Рычаг 6-4, короткое плечо которого нагружается усилием от веса балласта 6-10 и усилием растянутого резинового шнура 6-7, установлен на оси 6-6 и удерживается от поворота относительно консоли 6-5 двумя спусковыми механизмами 6-3. При срабатывании спусковых механизмов или одного из них, рычаг 6-4 освобождается и под действием усилий на коротком плече поворачивается, отсоединяясь от балласта.

По сигналу с датчика давления (ДД БАР) 9 при превышении показания датчика 9 предельной рабочей глубины приборного контейнера 21 подается команда через ПУ 2-1 на ИМР 6 на сброс якоря - балласта 6-10.

Датчик герметичности 8 представляет два контакта, которые при взаимодействии с морской водой замыкают цепь. Датчик герметичности располагается на нижней точке БАР 1, обеспечивая, таким образом, наблюдение за герметичностью БАР (при обнаружении течи замыкается цепь, давая тем самым команду через ПУ 2-1 на блок управления исполнительным механизмом (УИМ) 2-3 размыкателя).

Таким образом, при превышении данных с ДД 9 предельной величины, например 1000 метров, либо при обнаружении течи с помощью датчика герметичности 8, либо по команде полученной по гидроакустическому каналу связи с помощью ГАКС 2-2 БУ 2, либо по заданной ПУ 2-1 программе выдает команду УЙМ 2-3 на включение исполнительного механизма размыкателя 6 (т.е. производится сброс балласта).

Блок управления БКМ состоит из (фиг.6) программного устройства 12-1, абонентского пункта (АП) спутниковой системы связи «Гонец» и спутниковой навигационной системы «Глонасс» 12-2, блок пеленгации и локации (ПЛ) представляющий собой приемопередатчик радиопеленгатора и активного радиолокационного ответчика 12-3.

В надводном положении ПУ 12-1 по сигналу с ДД БКМ 15 включает проблесковый маяк (ПМ) 18 в темное время суток, абонентский пункт (АП)

12-2 и блок пеленга и локации (ПЛ) 12-3. Блок ПЛ 12-3 через антенну 14 периодически излучает непрерывный тональный сигнал на частоте стандартного судового пеленгатора, прерываемый кодированным сообщением, содержащим условный номер приборного контейнера, одновременно готов отразить локационный сигнал со стандартного радиолокатора, позволяющий четко отметить местоположение станции на поверхности моря. Абонентский пункт 12-2 с помощью антенны СРНС 16 позволяет обеспечивающему судну, осуществляющему поиск станции на поверхности моря, на основе спутниковой радионавигационной системы «ГЛОНАСС», определять местонахождение станции на расстояниях значительно превышающие зону прямой радио видимости. Предусмотрен герморазъем 20 для подключения к приборному контейнеру 21. С помощью этого разъема имеется возможность передавать в центр обработки накопленную приборным контейнером информацию по радиоканалу или по спутниковому каналу связи «Гонец».

В подводном положении по сигналу с ДД 15 ПУ 12-1 отключает блоки ПЛ 12-3 и АЛ 12-2.

Приборный контейнер с автономным подводным размыкателем в подводном положении должен иметь положительную плавучесть в пределах 50-100 кг, так как ИМР рассчитан на эти нагрузки.

Работа с автономным подводным размыкателем заключается в следующем.

На борту обеспечивающего судна производят сборку приборного контейнера 21 и автономного подводного размыкателя с использованием болтов, либо как показано на фиг.3 с использованием металлической перфорированной ленты. В случае необходимости подключения БАР 1 и БКМ 11 с приборным контейнером 21, подключение производят через герморазъемы 10 и 20. Перед постановкой приборного контейнера 21 проходит цикл подготовки, включающий в себя включение и тестирование различных узлов и блоков, занесение программы работы БАР 1 и БКМ 11 в программные устройства 2-1 и 12-1, задание времени срабатывания исполнительного механизма 6 на приборе срочности 7. После цикла подготовки с обеспечивающего судна следующего ходом 1-2 узла с помощью бортового крана выводят за борт и

осуществляют сброс приборного контейнера 21 с балластом 6-10. С этого момента приборный контейнер начинает погружаться со скоростью в пределах 1,0-2.0 м/с. Приборный контейнер с автономным размыкателем (фиг.3) производит «мягкое» придонение с помощью гайдропа 6-8 на дно. После придонения по программе с ПУ 2-1 или по команде с ГАКС 2-2 БАР переходит на режим ожидания. При приеме с обеспечивающего судна команд на блок ГАКС 2-2 по гидроакустическому каналу связи команды исполняются ПУ 2-1. После завершения программы работ ПУ 2-1 по программе, либо по команде ГАКС 2-2 дает команду УЙМ 2-3 на отдачу балласта. В случае непрохождения команды, команда на сброс непосредственно ИМР 6 может быть продублирована с автономного прибора срочности 7. Экстренное всплытие может быть осуществлено в случае затекания станции по сигналу от датчика герметичности 8, в случае превышения глубины погружения предельной величины, например, 1000 м по сигналу от ДД 9, по команде по гидроакустическому каналу связи через блок ГАКС 2-2 или по команде из приборного контейнера 21 (в случае затекания в приборном контейнере, в случае понижения напряжения в источнике питания приборного контейнера ниже некоторой критической величины и т.д.) через разъем 10.

После всплытия станция включает проблесковый маяк 18 (в ночное время), начинает передавать радиосигнал пеленга через антенну ПЛ 14 и определяет место по спутниковой системе навигации «Глонасс» данные, которой передаются по спутниковому каналу связи «Гонец». По спутниковому каналу связи «Гонец» может быть осуществлена передача накопленной в приборном контейнере информации через герморазъем 20. Кроме этого через герморазъем 20 могут быть переданы команды управления для приборного контейнера 21, полученной по спутниковому каналу связи «Гонец» из центра управления. В случае приема сигнала от судового радиолокатора, антенна ПЛ 14 начинает работать и в режиме активного отражателя. Обнаруженный приборный контейнер 21 выбирают на борт судна, после выборки станции производят серию послепостановочных

тестов, далее освобождают приборный контейнер 21 от автономного подводного размыкателя в составе БАР 1 и БКМ 11.

Таким образом, автономный подводный размыкатель, включающий в себе блоки БАР, БКМ и приборный контейнер, представляет собой гидроакустическую систему для океанологических исследований, которая характеризуется следующей совокупностью существенных признаков с точки зрения достижения технического результата, состоящего в возможности управления исполнительным механизмом размыкателя, в наличии дублирующей системы сброса балласта, в наличии системы определения местоположения приборного контейнера на поверхности моря, в наличии системы определения наклонной дальности от обеспечивающего судна до приборного контейнера, в возможности передачи накопленной информации по спутниковой системе связи.

1. Гидроакустическая система для океанологических исследований, содержащая блок автономного размыкателя (БАР) и блок контроля местоположения приборного контейнера (БКМ), установленные на приборном контейнере и заключенные каждый в отдельный алюминиевый корпус, в блоке контроля местоположения приборного контейнера (БКМ) установлены электрически соединенные программное устройство, гидроакустическая командная система, блок управления; блок автономного размыкателя (БАР) содержит блок управления исполнительным механизмом, источник питания, исполнительный механизм размыкателя, установленный снаружи корпуса, в котором используется два спусковых механизма.

2. Гидроакустическая система для океанологических исследований по п.1, в которой БАР содержит автономный прибор срочности.

3. Гидроакустическая система для океанологических исследований по п.1, в которой БАР содержит датчики герметичности и давления.

4. Гидроакустическая система для океанологических исследований по п.1, в которой блок управления БКМ содержит абонентский пункт спутниковой системы связи «Гонец» и спутниковой системы навигации «ГЛОНАСС».

5. Гидроакустическая система для океанологических исследований по п.1, в которой блоки БАР и БКМ содержат герморазъемы для подключения к приборному контейнеру.