Портативная гидроакустическая навигационная система

 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для навигационных целей аквалангистами, водолазами и различными легкими автономными подводными плавсредствами. Технический результат заключается в возможности навигации подводного объекта в сложных условиях пересечения морского дна при плохой видимости. Портативная гидроакустическая навигационная система для самодвижущегося подводного объекта содержит гидроакустический излучатель и установленные на объекте оптически согласованные в интерферометр источник когерентного света, две волоконные катушки, в одной из которых расположено фазосдвигающее устройство, и фотоприемник, выход которого через усилитель фототока подключен к параллельно соединенным визуальному индикаторному прибору и головному телефону, при этом одна из волоконных катушек выполнена в виде двух последовательно соединенных частей, вторая волоконная катушка также выполнена в виде двух последовательно соединенных частей, причем части различных волоконных катушек симметрично установлены относительно осевой линии самодвижущегося подводного объекта по ортогональной системе координат, а гидроакустический излучатель закреплен на этой осевой линии объекта на одинаковом расстоянии от частей волоконных катушек и выполнен в виде излучателя гидроакустических импульсов. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для навигационных целей аквалангистами, водолазами и различными легкими автономными подводными плавсредствами.

Известно устройство аналогичного назначения, выполненное в виде двух волоконных катушек, оптически согласованных в интерферометр с источником когерентного света и фотоприемником [1]. Особенностью известного устройства является то, что витки волоконных катушек в интерферометре намотаны по синусоидальному закону с периодом . Причем витки одной катушки сдвинуты по отношению к виткам другой на половину периода. Гидроакустический маяк направляет во все стороны акустические волны с периодом . Волоконный интерферометр принимает эти волны, поворачивая с помощью поворотной системы волоконные катушки в направлении прихода волн. При этом одновременно отслеживается искомый азимутальный угол.

Недостатком известного устройства [1] является невозможность его применения в условиях сильнопересеченного морского дна, например, скальными породами.

Известна портативная гидроакустическая навигационная система для самодвижущегося подводного объекта, реализованная в одном из вариантов волоконного оптического шумопеленгатора [2], содержащая гидроакустический излучатель и установленные на объекте оптически согласованные в интерферометр источник когерентного света, две волоконные катушки, в одной из которых расположено фазосдвигающее устройство, и фотоприемник, выход которого через усилитель фототока подключен к параллельно соединенным визуальному индикаторному прибору и головному телефону, при этом одна из волоконных катушек выполнена в виде двух последовательно соединенных частей.

Данная система принята за прототип. Особенностью работы прототипа является то, что его волоконно-оптический интерферометр формирует шумопеленгатор, работающий сначала в режиме широкой диаграммы направленности для грубого нахождения азимутального угла, а затем в режиме узкой диаграммы направленности для точного определения азимута.

Недостатком прототипа как и аналога является невозможность его использования в сложных условиях пересечения морского дна, например, при прохождении подводного объекта через подводные пещеры, тоннели и т.п.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение указанного недостатка, т.е. получение возможности навигации подводного объекта в сложных условиях пересечения морского дна при плохой видимости.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известной портативной гидроакустической навигационной системе для самодвижущегося подводного объекта, содержащей гидроакустический излучатель и установленные на объекте оптически согласованные в интерферометр источник когерентного света, две волоконные катушки, в одной из которых расположено фазосдвигающее устройство, и фотоприемник, выход которого через усилитель фототока подключен к параллельно соединенным визуальному индикаторному прибору и головному телефону, при этом одна из волоконных катушек выполнена в виде двух последовательно соединенных частей, вторая волоконная катушка также выполнена в виде двух последовательно соединенных частей, причем части различных волоконных катушек симметрично установлены относительно осевой линии самодвижущегося подводного объекта по ортогональной системе координат, а гидроакустический излучатель закреплен на этой осевой линии объекта на одинаковом расстоянии от частей волоконных катушек и выполнен в виде излучателя гидроакустических импульсов.

При этом гидроакустический излучатель может быть выполнен с равномерной характеристикой направленности, а последовательно соединенные части волоконных катушек снабжены рупорами, попарно ориентированными в противоположные стороны по ортогональной системе координат.

Изобретение поясняется чертежом, на фиг.1 представлена оптическая навигационная схема системы; на фиг.2 - схема работы навигационной системы в условиях морского тоннеля; на фиг.3 - временные диаграммы, показывающие работу навигационной системы.

Портативная гидроакустическая навигационная система содержит оптически согласованные в интерферометр источник 1 когерентного света, две волоконные катушки, выполненные из последовательно соединенных частей, соответственно 2, 3 и 4, 5, а также фотоприемник 6, подключенный выходом к усилителю 7 фототока, выход которого соединен с визуальным индикатором 8 и головным телефоном 9 (фиг.1).

В одной из волоконных катушек, например 4, 5, установлено фазосдвигающее устройство 10.

Последовательно соединенные части волоконных катушек 2, 3 и 4, 5 симметрично установлены относительно осевой линии самодвижущегося подводного объекта 11 (например, аквалангиста).

На фиг.2 осевая линия объекта 11 проходит в направлении оси x, вдоль направления движения аквалангиста. Осевая линия подводного объекта 11 проводится условно так, чтобы ориентированные в направлении координатных осей y, z подводные части аквалангистского снаряжения выступали на одинаковом расстоянии от нее.

На осевой линии объекта 11, например, впереди по направлению движения на самом подводном объекте закрепляется гидроакустический излучатель 12 с равномерной характеристикой направленности. При этом части волоконных катушек 2, 3 и 4, 5 (фиг.1) расположены на одинаковом расстоянии от гидроакустического излучателя 12 (фиг.2), соответственно по координатным осям y и z.

Гидроакустический излучатель 12 выполнен в виде излучателя гидроакустических импульсов.

На фиг.2 координатные оси x, y, z представлены в естественном виде, а на фиг.1 представлены условно только направления координатных осей в плоскости чертежа.

В частном случае последовательно соединенные части 2, 3 и 4, 5 волоконных катушек снабжены гидроакустическими рупорами 13 для обострения характеристик направленности гидроакустических приемников, которыми являются эти части волоконных катушек. (На фиг.2 показаны только рупоры, ориентированные в направлении оси z.)

Портативная гидроакустическая навигационная система работает следующим образом.

Перед началом эксплуатации системы с помощью фазосдвигающего устройства 10 рабочая точка интерферометра направляется на начальную разность фаз интерферирующих лучей, равную /2.

При подходе к опасной зоне аквалангист включает блоки питания (на чертеже не показаны) оптоэлектронных приборов 1, 6, 7, а также гидроакустического излучателя 12 гидроакустических импульсов 14 (фиг.3).

Гидроакустический импульс 14, распространяясь вдоль координат y, z, отражается от опасных зон подводного объекта 11 препятствий (на фиг.2 скальные породы) и возвращается через времена , , , к частям 2, 3 и 4, 5 волоконных катушек интерферометра.

Импульсы 15, 16, 17, 18, отраженные от скальных пород 19, условно представленные на фиг.1 и 3, будут вызывать на выходе интерферометра изменения разных фаз и изменение фототока на выходе фотоприемника 6.

При этом на визуальном индикаторе 8, снабженном соответствующим интегратором (на чертеже не показан), появится сигнал, а в головных телефонах - характерный треск, указывающие на то, что аквалангист плывет не в середине прохода 20 в скальных породах 19 (фиг.2).

При соответствующем навигационном маневре, когда аквалангист 11 начинает плыть в середине прохода 20 по координатам x и y, отраженные сигналы 15, 17 и 16, 18 достигают частей 2, 4 и 3, 5 волоконных катушек одновременно соответственно через времена и .

Это приводит к тому, что в идеальном случае выходной сигнал с фотоприемника 6 будет отсутствовать, поскольку изменения разности фаз интерферирующих лучей в интерферометре не произойдет.

В реальных условиях аквалангист 11 в этом случае будет регистрировать в головных телефонах незначительный шум (в виде сигнала 21), обусловленный неровностями звукоотражающих поверхностей, но значительно меньший по сравнению с сигналами 15...18.

Любое отклонение аквалангиста в ту или иную сторону по координатам y, z будет приводить к появлению характерного сигнала, указывающего на необходимость проведения соответствующего пространственного маневра.

Таким образом, данная портативная гидроакустическая навигационная система позволяет подводному самодвижущемуся объекту осуществить навигацию в сложных условиях пересеченного морского дна, чем достигается поставленный технический результат.

Источники информации

1. Патент РФ №2105990, кл. G 01 S 3/80, 1998.

2. Патент РФ №2176091, кл. G 01 S 3/82, 2001 - прототип.

Формула изобретения

1. Портативная гидроакустическая навигационная система для самодвижущегося подводного объекта, содержащая гидроакустический излучатель, и установленные на объекте оптически согласованные в интерферометр источник когерентного света, две волоконные катушки, в одной из которых расположено фазосдвигающее устройство, и фотоприемник, выход которого через усилитель фототока подключен к параллельно соединенным визуальному индикаторному прибору и головному телефону, при этом одна из волоконных катушек выполнена в виде двух последовательно соединенных частей, отличающаяся тем, что и вторая волоконная катушка также выполнена в виде двух последовательно соединенных частей, причем части различных волоконных катушек симметрично установлены относительно осевой линии самодвижущегося подводного объекта по ортогональной системе координат, а гидроакустический излучатель закреплен на этой осевой линии объекта на одинаковом расстоянии от частей волоконных катушек и выполнен в виде излучателя гидроакустических импульсов.

2. Портативная гидроакустическая навигационная система по п.1, отличающаяся тем, что гидроакустический излучатель выполнен с равномерной характеристикой направленности, а последовательно соединенные части волоконных катушек снабжены рупорами, попарно ориентированными в противоположные стороны по ортогональной системе координат.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для подводных целей аквалангистами и различными легкими автономными плавсредствами

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для обнаружения источников и измерения уровня гидроакустического давления сигналов в натурном водоеме

Изобретение относится к гидроакустическим средствам кораблевождения, а также обнаружения и определения координат подводных объектов

Изобретение относится к устройству для автомобиля (1), содержащему, по меньшей мере, один датчик (2) расстояния для измерения в основном бокового расстояния (у) между автомобилем (1) и объектами (3) и управляющее устройство (4) для управления датчиком (2) расстояния, при этом датчик (2) расстояния во время (Т1) активирования передает измерительные сигналы (М) и в течение времени (Т2) приема при измерении принимает отраженный, по меньшей мере, от одного объекта (3) измерительный сигнал (М)

Группа изобретений относится к технике предотвращения столкновений транспортных средств, например, при парковке. Система помощи водителю транспортного средства включает в себя несколько соединенных шинной системой ультразвуковых датчиков и блок управления. Ультразвуковые датчики снабжены абсолютными идентификационными кодами, распознаваемыми извне, а также поддающимися электронному считыванию, при осуществлении которого регистрируют абсолютные идентификационные коды посредством внешнего считывающего устройства в заданной последовательности, считывают абсолютные идентификационные коды из внешнего считывающего устройства, передают абсолютные идентификационные коды в заданной последовательности в блок управления и посредством блока управления соотносят переданные абсолютные идентификационные коды с местами положения датчиков на транспортном средстве. Достигается повышение безопасности дорожного движения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к блоку радарного датчика обратного хода, используемого для автомобиля. Блок радарного датчика обратного хода содержит датчик, демпфирующее резиновое кольцо, размещенное на периферийной части датчика, основную крышку для приема передней части датчика и демпфирующего резинового кольца и верхнюю крышку. Верхняя крышка выполнена с возможностью монтажа с основной крышкой и имеет отверстие, образованное в ней для открытия через него передней части датчика. Основная и верхняя крышки имеют стенки, сформированные на них. В стенке верхней крышки выполнены пазы. Между стенкой верхней крышки и стенкой основной крышки расположено амортизирующее резиновое кольцо, содержащее соответствующие пазам выступающие части. Достигается увеличение защиты датчика от вибрации за счет формирования двойной демпфирующей конструкции. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к метрологии, в частности к акустическим средствам измерения расстояния до объекта. Устройство содержит генератор тестового сигнала, модулятор, параметрический громкоговоритель, средство демодуляции ультразвукового сигнала, средство приема сигнала звуковой частоты, схему оценки расстояния. Схема рассчета расстояния формирует оценку в ответ на сравнение зарегистрированного сигнала звуковой частоты и тестового сигнала звуковой частоты для определения задержки, соответствующей полной длине траектории. При этом генератор тестового сигнала выполнен с возможностью вычисления оценки отраженного звукового сигнала. Оценка отраженного звукового сигнала может определяться соответствующей звуковому сигналу, который формируется в результате нелинейной демодуляции тестового сигнала звуковой частоты в воздухе. Разница между оценкой отраженного звукового сигнала и тестовым сигналом звуковой частоты характеризует нелинейности траектории звука. При оценке расстояния вычисляется максимум корреляции между зарегистрированным сигналом звуковой частоты и оценкой отраженного звукового сигнала. Технический результат - повышение точности и упрощение процедуры измерений. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх