Интегрированная навигационная гидроакустическая система управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев

Полезная модель относится к области морской навигации и может быть использована при выполнении научно-исследовательских, поисковых и других работ под водой. Технический результат заключается в увеличении срока работы такой системы, а также в предотвращении несчастных случаев, отказов и сбоев в ее работе. В данную навигационную гидроакустическую систему входят несколько подсистем, среди которых инерциальные навигационные системы (ИНС), измеритель скорости, приемник сигналов спутниковой навигационной системы (СНС), гирокомпас, а также ЭВМ, осуществляющая комплексную обработку информации, в которую введены контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (1-2 см.) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи. 1 н.п. и 4 з.п. формулы, 1 илл.

Полезная модель относится к области морской навигации и может быть использована при выполнении научно-исследовательских, поисковых и других работ под водой.

Технический результат заключается в увеличении срока работы такой системы, а также в предотвращении несчастных случаев, отказов и сбоев в ее работе.

Эффект достигается вследствие повышения надежности НГС за счет введения в систему различного рода контактных и бесконтактных датчиков, позволяющих обнаруживать и устранять источники сбоев в такой системе.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой системе является интегрированная навигационная система (НС). (Клевцова Т.В., Лапина А.С., Мячина И.В. "Методы снижения электромагнитных помех в навигационных системах" // 15-я Международная молодежная научная конференция "Туполевские чтения". Материалы конференции. Том 3. - Казань, 2007, стр.191-194). Недостаток устройства - низкая достоверность обнаружения источников сбоев в данной НГС.

Задача, решаемая полезной моделью, - расширение функциональных возможностей по обнаружению скрытых дефектов в виде сбоев элементов и узлов за счет введения контактных и дополнительно бесконтактных датчиков сбоев с соответствующей обработкой информации (сигналов).

Поставленная задача решается тем, что интегрированная навигационная гидроакустическая система управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев дополнительно содержит контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герц до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (до 1-2 см.) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи.

Поставленная задача решается также тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.

Поставленная задача решается также тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, C-элементы) микрорезонансных контурах.

Поставленная задача решается также тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.

Поставленная задача решается также тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).

Решение поставленной задачи определения источников сбоев в НГС основано на обнаружении и устранении в такой системе скрытых дефектов в виде микрозазоров, микронеровностей, микротрещин, частичных микроразрывов и образовании вследствие этого микрорезонансных контуров, что может привести к отказу системы.

Алгоритм функционирования контактных датчиков 1-10 сбоя следующий. Например, одновременное срабатывание двух контактных датчиков сбоев (КДС) 1 и 2 свидетельствует о сбое выходной контактной пары «вилка-розетка» блока ИНС 1, через который, а также линию связи, осуществляется передача сигналов на ЭВМ комплексной обработки информации. Срабатывание только одного датчика (КДС) 1 говорит об источнике сбоев в линии связи между блоками ИНС 1 и ЭВМ комплексной обработки информации. Дополнительное срабатывание бесконтактного датчика сбоев (БДС) 11 будет свидетельствовать о нарушении (например, плохом контакте) в изолирующей («земляной») шине и появлении внутреннего электромагнитного воздействия (помехи).

Аналогично функционирует контактные и бесконтактные датчики сбоев на других линиях связи или интерфейсных шинах.

Реализация контактных датчиков сбоя достаточно проста и заключается, например, в подключении к соответствующим точкам конденсаторов малой емкости (десятые и сотые доли пикофарады) и параллельно с ними компараторов с автономной индикацией или выходом подключенных к микроконтроллеру, настроенных на заданное напряжение уровня сбоя (например, 5 Вольт). Тогда при сбойном нарушении в линии связи и в контактных парах на ее концах образуется большое добавочное сопротивление (в десятки раз превышающее сопротивление в режиме нормального функционирования линии связи или контактной пары). Данное сопротивление вместе с последовательно включенной емкостью образует интегрирующую цепочку с накоплением электрического заряда на емкости, что и может быть зафиксировано как сбой автономными средствами индикации или микроконтроллером (МК).

Принцип действия БДС основан на регистрации дополнительного (сверх допустимого) электромагнитного излучения источника сбоев за счет образования микрорезонансных контуров. Реализация данных датчиков также достаточно проста и, в частном случае, может быть построена на пассивных L, C - элементах, установленных на расстоянии 1-2 см от предполагаемого источника сбоев. Идеология включения БДС, а также алгоритм их функционирования в устройстве аналогичен контактным датчикам сбоев. Основное отличие (кроме информативного параметра) - в величине фиксируемого сигнала в зависимости от расстояния до источника сбоев. Сигналы с БДС также могут быть не использованы для дальнейшей обработки либо в микроконтроллере (МК), либо (при необходимости) иметь автономную систему регистрации.

Источники информации:

1. Клевцова Т.В., Лапина А.С., Мячина И.В. Методы снижения электромагнитных помех в навигационных системах // 15-я Международная молодежная научная конференция "Туполевские чтения". Материалы конференции. Том 3. - Казань, 2007, стр.191-194.

2. Патент РФ 2.285.273, G01S 5/18, G01S 3/80 от 10.10.2006 г.

3. Дмитриев С.П., Колесов Н.В., Осипов А.В. Информационная надежность, контроль и диагностика навигационных систем. - ГНЦ РФ ЦНИИ "Электроприбор", 2004, стр.206.

4. Российское Агентство По Системам Управления, Федеральное Государственное Унитарное Предприятие, Научно-Производственное Предприятие "Волна", Государственное Унитарное Предприятие "Конструкторское Бюро Информатики, Гидроакустики И Связи", Дочернее Предприятие НПП "Волна". Гидроакустика. Автоматизированный гидроакустический комплекс подводной лодки "Амур-1650". - 113105, г.Москва, Варшавское ш., д.26. Телефон: +7/095/118-03-65, факс: +7/095/118-13-29.

1. Интегрированная навигационная гидроакустическая система (НГС) управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев, содержащая несколько подсистем, среди которых инерциальные навигационные системы (ИНС), измеритель скорости, приемник сигналов спутниковой навигационной системы (СНС), гирокомпас, а также ЭВМ, осуществляющая комплексную обработку информации, отличающаяся тем, что в нее введены контактные и бесконтактные датчики сбоев, выполненные с возможностью работы в диапазоне частот от долей герца до единиц гигагерц и установленные на линиях связи с соединителями или в непосредственной близости (1-2 см) от элемента (линии связи, интерфейсной шины) или узла (соединителя) электрической цепи.

2. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что контактные датчики сбоев реализованы на КМОП-инверторах.

3. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что бесконтактные датчики сбоев реализованы на пассивных (L, C-элементы) микрорезонансных контурах.

4. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что при срабатывании двух и более контактных датчиков сбоя в качестве источника сбоя определяется элемент или узел с более ранним по времени срабатыванием датчика.

5. Интегрированная НГС управления подводными аппаратами с обнаружением источников сбоев по п.1, отличающаяся тем, что при одновременном срабатывании двух и более бесконтактных датчиков сбоя в качестве источника сбоев определяется внешнее электромагнитное воздействие (помеха).