Система подводной кабельной глубоководной связи с подводными лодками
Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными лодками. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей. Система содержит береговые оконечные пункты, соединенные между собой магистральным подводным оптическим кабелем и подводными ретрансляторами, причем в системе дополнительно установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции, соединенные кабелем с подводными ретрансляторами, выполненными в виде подводных усилителей-повторителей, при этом в подводном оптическом кабеле расположена медная трубка, в которой расположены оптические волокна, причем на береговых оконечных пунктах системы установлены приемопередающие станции оптического диапазона, состоящие из лазерного излучателя, модулятора, селективного перестраиваемого фильтра и детектора, а дистанционное питание подводных ретрансляторов и гидроакустических станций осуществляется с береговых оконечных пунктов по медной трубке, конструктивно входящей в состав подводного оптического кабеля, при этом для выхода на связь с береговым оконечным пунктом, подводная лодка подходит к плавающей подводной гидроакустической станции на радиус действия гидроакустической аппаратуры и, не всплывая, передает информацию с помощью телеграфной аппаратуры и своей гидроакустической станции. 2 ил.
Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными лодками (ПЛ).
Известно, что наряду с подсистемами оружия, энергетики, навигации и др. на каждой ПЛ имеются подсистемы связи, сбора и обмена информацией. Все подсистемы ПЛ связаны с подсистемой связи, которая является основным звеном, соединяющим командира ПЛ с вышестоящим командованием, и играет большую роль в обеспечении согласованности действий всех боевых средств и оружия ПЛ.
Успешное выполнение боевой задачи в значительной степени зависит от наличия своевременной и полной информации о положении на театре военных действий и об обстановке, непосредственно, в районе деятельности ПЛ. Эту информацию ПЛ, как правило, получает с береговых командных пунктов по каналам радиосвязи СДВ и СНЧ диапазона - на глубине в подводном положении. Для связи с ПЛ в подводном положении в настоящее время используются сверхмощные (до 2000 кВт) СДВ и СНЧ передающие радиоцентры (ПДРЦ). Главным элементом этих ПДРЦ являются антенные комплексы, содержащие десятки километров антенно-фидерных линий. Электропитание этих ПДРЦ обеспечивается дизельными электростанциями мощностью около 12000 кВт. Стоимость каждого такого центра составляет около 70 млн. долларов. (Соловьев В.И., Новак Л.И., Морозов И.Д. Связь на море. - Л.: Судостроение, 1978, стр.148, 204).
Недостатками аналога являются низкие надежность и живучесть береговых антенно-фидерных линий СДВ и СНЧ ПДРЦ, а также их высокая стоимость.
Прототипом заявляемой системы является «Система подводной кабельной связи». Патент РФ №2003231 от 15.11.93 г., кл. Н 04 В 11/00.
Система подводной кабельной связи содержит береговые оконечные пункты, соединенные между собой посредством подводных регенераторов и кабеля, причем регенераторы питаются от автономных источников энергии.
Недостатком прототипа является то, что он не обеспечивает передачу и прием информации с глубокопогруженными ПЛ.
Целью изобретения является расширения функциональных возможностей прототипа путем создания двухстороннего канала связи между глубокопогруженной ПЛ и береговыми оконечными пунктами по подводной кабельной системе связи.
Поставленная цель достигается тем, что в систему подводной кабельной связи, содержащую береговые оконечные пункты, соединенные между собой подводным магистральным оптическим кабелем и подводными оптическими ретрансляторами, дополнительно установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции, соединенные кабелем с подводными ретрансляторами, выполненными в виде подводных оптических усилителей-повторителей. При этом внутри подводного магистрального оптического кабеля расположена медная трубка с оптическими волокнами, по которым предаются информационные сигналы. На береговых оконечных пунктах системы установлены приемопередающие станции оптического диапазона, состоящие из лазерного излучателя, модулятора, селективного перестраиваемого фильтра и детектора. Дистанционное питание подводных оптических ретрансляторов и подводных гидроакустических станций осуществляется с береговых оконечных пунктов по медной трубке, конструктивно входящей в состав подводного оптического кабеля.
На Фиг.1 показана функциональная схема системы подводной кабельной глубоководной связи с ПЛ.
На береговых оконечных пунктах А и Б установлены приемопередающие станции оптического диапазона, состоящие из лазерного излучателя, модулятора, селективного перестраиваемого фильтра и детектора (на Фиг.1 не показано), а между этими оконечными пунктами проложены подводный оптический кабель 1 и подводные оптические ретрансляторы (ПОР) 2, расположенные через равные расстояния. Рядом с ПОР 2 установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции (ГАС) 3, которые связаны с ними через соединительный кабель 4. Дистанционное питание ПОР 2 и плавающих подводных ГАС 3 осуществляется по изолированной медной трубке, конструктивно входящей в состав подводного оптического кабеля.
На Фиг.2 показана блок-схема прохождения оптических информационных сигналов от ПЛ 5 на приемопередающие станции, установленные на береговых оконечных пунктах А и Б, и обратно, где
1 - подводный оптический кабель;
2 - подводный оптический ретранслятор;
3 - подводная гидроакустическая станция;
4 - соединительный кабель;
5 - подводная лодка;
6, 10 - оптический преобразователь;
7, 11 - оптический усилитель;
8, 12 - приемопередающая станция;
9 - распределитель тока дистанционного питания.
Система работает следующим образом.
Информационные сигналы, сформированные на приемопередающих станциях 8 и 12 береговых оконечных пунктов А и Б, по линии, состоящей из подводного оптического кабеля 1 и ПОР 2, передаются в направлении противоположного берегового оконечного пункта, на приемопередающих станциях каждого из которых производятся взаимные преобразования. В состав береговых оконечных пунктов входят приемопередающие станции оптического диапазона, а также аппаратура электропитания оконечных пунктов, телеконтроля, телемеханики, служебной связи и дистанционного питания подводных устройств.
У ПОР 2 установлены плавающие на глубине подводные ГАС 3. Каждая оконечная станция 8 и 12 ведет передачу и прием по одному оптическому линейному тракту, организованному по паре оптических волокон. Дистанционное питание ПОР 2 и подводных ГАС 3 осуществляется по изолированной медной трубке, конструктивно входящей в состав подводного оптического кабеля 1.
Для выхода на связь с береговым оконечным пунктом ПЛ 5 подходит к плавающей ГАС 3 на радиус действия гидроакустической аппаратуры L (≈50 км) и, не всплывая, передает информацию, например, с помощью телеграфной аппаратуры и своей гидроакустической станции. Гидроакустическая антенна За подводной ГАС 3 принимает этот информационный сигнал, который по соединительному кабелю 4 проходит на оптический преобразователь 6 ПОР 2 и преобразуется в оптический импульсный сигнал системы передачи. Оптические импульсы усиливаются оптическим усилителем 7 и передаются по линии через цепочку ПОР 2 на приемопередающую станцию 8 (береговой пункт А), где они преобразуются в электрические телеграфные сигналы. Аналогичное преобразование происходит при передаче электрических телеграфных сигналов со станции 8 (береговой пункт А). При этом преобразованные оптические сигналы проходят линию с ПОР 2, оптический усилитель 11, оптический преобразователь 10, соединительный кабель 4, подводную ГАС 3 с гидроакустической антенной 3а, преодолевают дистанцию гидроакустического контакта L и принимаются на ПЛ 5 в виде телеграфного сигнала. Питание оптических усилителей 7 и 11 ПОР, а также ГАС 3 осуществляется от распределителя тока дистанционного питания 9. Аналогично построена схема для передачи сигналов с приемопередающей станции 12 (береговой пункт Б).
Однако при работе системы подводной кабельной глубоководной связи приходится учитывать возможную разнотипность гидроакустических станций, дальность гидроакустической связи L, а также мощность самих станций по передаче гидроакустических сигналов, которая может меняться от единиц до тысяч ватт.
При приеме сигнала на различных расстояниях между подводной гидроакустической станцией и ПЛ интенсивность гидроакустического сигнала меняется в соответствии с соотношением:
Jс=Io/(4πL2)·10-βL /10,
где L - дальность гидроакустической связи, км;
Io - интенсивность акустических колебаний в точке их возникновения, Вт;
- коэффициент поглощения звука в воде, дБ/км;
f - частота, кГц.
Предельными значениями интенсивностей принимаемых сигналов можно считать интенсивности на расстояниях 0,1 и 50 км. Из вышеприведенного соотношения имеем отношение интенсивностей принимаемых сигналов для f=2 кГц (худший случай).
, что соответствует 50 дБ.
Если к этой величине добавить динамический диапазон излучаемого сигнала (порядка 10÷20 дБ), то становится ясным необходимость включения в тракт приема гидроакустических сигналов усилителя с автоматической регулировкой усиления (АРУ) на глубину порядка 60-80 дБ.
Мощный усилитель передачи, обеспечивающий необходимое усиление принятых от ПОР 2 сигналов для передачи их в антенну ГАС, может быть выполнен без устройства АРУ, поскольку изменения уровня передачи в этом направлении (береговой оконечный пункт - ПЛ) невелики и могут быть нейтрализованы регулировкой мощности передаваемых сигналов на береговой управляющей станции.
Мощность передачи ГАС, сопряженной с системой подводной кабельной глубоководной связи, ограничивается в основном возможностями электропитания согласующего устройства. Для накопления необходимой энергии для ГАС может быть применен аккумулятор типа НКПЛ-1, который обеспечивает W=5000 Вт-с.
Использование такой системы позволяет обеспечивать связь с находящимися в море глубокопогруженными ПЛ.
Благодаря использованию оптического диапазона в подводном оптическом кабеле на информационные сигналы, передаваемые между ПЛ и береговыми оконечными пунктами, не действуют случайные и преднамеренные электромагнитные помехи. Система позволяет создавать многоканальную связь, обеспечивающую передачу большого объема информации с ПЛ, количество которых может достигать нескольких десятков на расстояниях до нескольких тысяч километров, при этом обеспечивается высокая скрытность, надежность, живучесть и помехозащищенность гидроакустической связи.
Система подводной глубоководной связи с подводной лодкой, содержащая береговые оконечные пункты, соединенные между собой магистральным подводным оптическим кабелем и подводными ретрансляторами, отличающаяся тем, что в системе дополнительно установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции, соединенные кабелем с подводными ретрансляторами, выполненными в виде подводных усилителей-повторителей, при этом в подводном оптическом кабеле расположена медная трубка, в которой расположены оптические волокна, причем на береговых оконечных пунктах системы установлены приемопередающие станции оптического диапазона, состоящие из лазерного излучателя, модулятора, селективного перестраиваемого фильтра и детектора, а дистанционное питание подводных ретрансляторов и гидроакустических станций осуществляется с береговых оконечных пунктов по медной трубке, конструктивно входящей в состав подводного оптического кабеля, при этом для выхода на связь с береговым оконечным пунктом подводная лодка подходит к плавающей подводной гидроакустической станции на радиус действия гидроакустической аппаратуры и, не всплывая, передает информацию с помощью телеграфной аппаратуры и своей гидроакустической станции.
