Бортовой измерительный комплекс параметров воды

Сущность изобретения: бортовой измерительный комплекс параметров воды содержит погружаемый модуль с датчиками параметров воды, лебдеку для спуска модуля в воду, электронный блок для управления лебедкой, приема данных с модуля и связи с компьютером, устройство для генерации и приема оптического излучения, и кабель-трос с оптическими волокнами и электрическими проводами, связывающими погружаемую и бортовую части бортового измерительного комплекса. Оптические и электрические сигналы с датчиков погружаемого модуля передаются по оптическим волокнам и электрическим проводам через вращающиеся оптические соединители и токосъемники лебедки в электронный блок и устройство регистрации оптического излучения. Технический результат заключается в том, что разделение бортового блока измерительного комплекса на две части позволяет улучшить условия эксплуатации электронного и оптического оборудования, а также использовать оптическое оборудование независимо от габаритов барабана лебедки, тем самым позволяет повысить качество измерений. 1 ил.

Полезная модель относится к комплексам для исследования водных сред и может быть использована в области экологии и океанологии при измерении физических, оптических и химических параметров водной среды.

Известен судовой лазерный спектрометр (патент на полезную модель RU 57009, МПК G01N 21/64, опубл. 27.09.2006 г.), состоящий из надводной и погружаемой частей, соединенных друг с другом посредством двух световодов, обеспечивающих прием и передачу излучаемого и принимаемого оптических сигналов. Судовая часть включает источник излучения, в качестве которого установлен двухчастотный лазер, систему согласования излучаемого сигнала со световодом излучаемого сигнала, и систему регистрации и обработки данных. Система включает в себя: последовательно соединенные полихроматор, электронно-оптический преобразователь, цифровую видеокамеру и персональный компьютер. Погружаемая часть выполнена в виде кюветы, снабженной кабель-тросом, и состоит из системы формирования излучаемого сигнала, соединенной со световодом излучаемого сигнала, измерительной ячейки и системы согласования со световодом принимаемого сигнала.

В известном устройстве раздельное использование световодов и кабель-троса не позволяет устройству работать на глубинах свыше нескольких десятков метров. Подсоединение судовой части непосредственно к волокнам, опущенным в воду, не позволяет применять автоматические устройства для спуска кюветы в воду, например, лебедку, что позволило бы ускорить выполнение измерений.

Известен бортовой измерительный комплекс параметров воды с погружаемым модулем на оптоволоконной связи (патент на полезную модель RU 75042, МПК G01N 21/01, опубл. 20.07.2008 г.), содержащий излучатели и спектрометр с компьютером, выполненные в виде надводной части, а также погружаемый в воду посредством оптоволоконного кабель-троса модуль, внутри которого размещены оптические датчики флуоресценции, прозрачности, солености, давления, температуры и др. Сигналы датчиков об измеренных ими величинах передаются по оптоволоконному кабелю в блок регистрации и излучения, расположенный внутри катушки с наматываемым на нее оптоволоконным кабелем. Передача данных на компьютер осуществляется через токосъемники или через беспроводной канал связи.

Данное устройство является наиболее близким к заявляемому техническому решению и принимается в качестве прототипа.

В известном устройстве блок управления размещен внутри барабана лебедки, что подвергает электронные модуля возможному попаданию морской воды. Конструктивное размещение приемника оптического излучения внутри барабана лебедки, снижает качественные характеристики измерений из-за вибраций, вызываемых вращением барабана. Размещение оптико-электронного оборудования внутри барабана лебедки не позволяет заменить его на более лучшее, если оно имеет габариты, превышающие установочный объем, заданный размером барабана, таким образом, не позволяя повысить точность измерений.

В основу полезной модели положена задача создания бортового измерительного комплекса параметров воды, обеспечивающего работу с оптическим оборудованием различных габаритов, обладающим высокими качественными характеристиками измерения, при этом, обеспечивая оптимальные условия эксплуатации для надежной работы оптического оборудования и выполнение измерений параметров воды с высокой точностью.

Поставленная задача решается тем, что бортовой измерительный комплекс параметров воды состоит из надводной и погружаемой частей, соединенных друг с другом посредством погружаемой части кабель-троса, причем бортовая часть разделена по функциональному назначению и соединяется посредством бортовой части кабель-троса.

Надводная часть содержит блок генерации и приема излучения и персональный компьютер, при этом в надводной части между лебедкой и компьютером дополнительно размещен электронный блок, содержащий источники питания для привода лебедки и электронных датчиков погружаемого модуля, а так же преобразователь интерфейсов для связи с погружаемым модулем, который снабжен устройством для прокачивания воды через датчики параметров воды.

Кабель-трос намотан на барабан лебедки с электромеханическим приводом и обеспечивает передачу излучаемых и принимаемых оптических сигналов. Кабель-трос помещен в защитную оболочку в виде многослойной трубки и содержит электрические провода, при этом кабель-трос покрыт силовым продольным несущим элементом и разделен как минимум на две части: бортовую и погружаемую.

Барабан лебедки содержит токосъемники, предназначенные для передачи электрических сигналов, так же лебедка снабжена устройством для укладки погружаемой части кабель-троса. На барабане лебедки дополнительно установлены оптические вращающиеся соединители по числу волокон кабель-троса, передающие излучение из погружаемой части кабель-троса в бортовую часть кабель-троса.

Погружаемая часть выполнена в виде модуля, содержащего датчики параметров воды, и имеющего элементы защиты от фоновой засветки.

В качестве устройства для прокачивания воды использован насос.

Передача электрических сигналов может выполняться по беспроводному каналу связи.

Блок генерации и приема излучения выполнен из двух самостоятельных устройств.

Бортовой измерительный комплекс параметров воды поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема заявляемого технического решения, где:

1 - барабан лебедки;

2 - погружаемый модуль;

3 - электронный блок;

4 - блок генерации и приема оптического излучения;

5 - бортовая часть кабель-троса;

6 - персональный компьютер;

7 - погружаемая часть кабель-троса;

8 - электромеханический привод лебедки;

9 - устройство для укладки кабель-троса;

10 - вращающиеся оптические соединители;

11 - токосъемники;

12 -оптические волокна погружаемой части кабель-троса;

13 - оптические волокна бортового части кабель-троса.

14 - электрические провода бортовой части кабель-троса;

15 - электрические провода погружаемой части кабель-троса.

Бортовой измерительный комплекс параметров воды работает следующим образом.

С компьютера 6 через электронный блок 3 задается вращение лебедки 1 с помощью электропривода 8, и выполняется спуск погружаемого модуля 2 посредством погружаемой части кабель-троса 7 в воду на заданную глубину.

Из электронного блока 3 по проводам 14 бортовой части кабель-троса 15, через токосъемники 11 и по проводам 15 погружаемой части кабель-троса 7 подается питание в погружаемый модуль 2.

Из блока 4 оптическое излучение подается в передающее оптическое волокно 13 бортовой части кабель-троса 5, затем, через один из вращающихся оптических соединителей 10 излучение поступает в передающее оптическое волокно 12 погружаемой части кабель-троса 7, а по нему поступает в погружаемый модуль 2.

Принятое оптическое излучение из погружаемого модуля 2, по приемному оптическому волокну 12 погружаемой части кабель-троса 7, через вращающийся оптический соединитель 10 передается в оптическое волокно 13 бортовой части кабель-троса 5 и затем поступает в блок 4.

Электрические сигналы с погружаемого модуля 2 по проводам 15 погружаемой части кабель-троса 7 через токосъемники 11 и электрические провода 14 бортовой части кабель-троса 5 передаются в электронный блок 3 и затем в компьютер 6 для обработки и сохранения результатов измерений.

В процессе измерения параметров воды выполняется прокачивание воды через модуль 2, при этом от внешней фоновой засветки погружаемый модуль имеет эффективную защиту, позволяющую проводить измерения на любой глубине, в том числе в приповерхностных водах при ярком солнечном свете.

В отличие от прототипа, заявляемое техническое решение не ограничивает выбор источников и приемников излучения габаритами барабана лебедки, что позволяет установить бортовое оборудование, например, в каюте судна. Кроме того, это позволяет улучшить условия эксплуатации, в частности предохранить оборудование от попадания морской воды и отрицательного воздействия вибраций лебедки. Размещение оборудования вне барабана лебедки позволяет использовать устройства с более высокими характеристиками, без ограничений по массогабаритным показателям.

1. Бортовой измерительный комплекс параметров воды, состоящий из надводной и погружаемой частей, соединенных друг с другом посредством оптоволоконного кабель-троса, намотанного на барабан лебедки с электромеханическим приводом, и обеспечивающего передачу излучаемых и принимаемых оптических сигналов, при этом надводная часть включает блок генерации и приема излучения и персональный компьютер, барабан лебедки содержит токосъемники, предназначенные для передачи электрических сигналов, погружаемая часть выполнена в виде модуля, содержащего датчики параметров воды, и имеющего элементы защиты от фоновой засветки, отличающийся тем, что кабель-трос помещен в защитную оболочку и содержит электрические провода, при этом он разделен как минимум на две части: бортовую и погружаемую, а на барабане лебедки дополнительно установлены оптические вращающиеся соединители по числу волокон кабель-троса, передающие излучение из погружаемой части кабель-троса в бортовую часть кабель-троса, кроме того, также лебедка снабжена устройством для укладки погружаемой части кабель-троса, а в надводной части между лебедкой и компьютером дополнительно размещен электронный блок, содержащий источники питания для привода лебедки и электронных датчиков погружаемого модуля, а также преобразователь интерфейсов для связи с погружаемым модулем, который снабжен устройством для прокачивания воды через датчики параметров воды.

2. Бортовой измерительный комплекс параметров воды по п.1, отличающийся тем, что в качестве устройства для прокачивания воды использован насос.

3. Бортовой измерительный комплекс параметров воды по п.1, отличающийся тем, что передача электрических сигналов может выполняться по беспроводному каналу связи.

4. Бортовой измерительный комплекс параметров воды по п.1, отличающийся тем, что защитная оболочка кабель-троса выполнена в виде многослойной трубки.

5. Бортовой измерительный комплекс параметров воды по п.1, отличающийся тем, что кабель-трос снабжен силовым продольным несущим элементом.

6. Бортовой измерительный комплекс параметров воды по п.1, отличающийся тем, что блок генерации и приема излучения выполнен из двух самостоятельных устройств.

7. Бортовой измерительный комплекс параметров воды по п.1, отличающийся тем, что устройство для укладки погружаемой части кабель-троса выполнено в виде каретки, перемещающейся вдоль барабана лебедки.