Двухкоординатный эхолот

Изобретение относится к гидроакустической навигации подвижных подводных объектов, к которой, наряду с координатами места и элементами движения, относят также и обе координаты по глубине, а именно глубину их погружения и расстояние до дна с последующим обеспечением отображения этих пространственных координат и их динамики на индикаторах информационно-управляющих систем. Техническим результатом предлагаемого изобретения является совмещение устройств для измерения двух координат по глубине нахождения подвижного подводного объекта в водной среде, а именно расстояний от поверхности и дна, в одном устройстве. Не менее значимым техническим результатом в данном случае является и существенное конструктивное упрощение устройств, применяемых для решения аналогичных задач, за счет комплексирования двух функций в одном устройстве. Кроме этого, представляемый в электронном (цифровом) виде результат измерений может непосредственно восприниматься и использоваться по назначению в реальном масштабе времени различными потребителями информации по положению подводного объекта относительно дна и поверхности. Указанный результат достигается тем, что выход фазоизмерительного устройства, включенного в тракт излучения, как чувствительного к глубине погружения объекта и связанного с ней соотношением значений активной и пассивной составляющих сопротивления излучения электроакустических преобразователей, подключен к индикатору или другому устройству, потребляющему электронную информацию, представляемую в значениях глубины погружения. Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с аналогами и прототипом показывает, что данное устройство, во-первых, позволяет решать новую задачу оперативного определения двух координат по глубине (расстояний погруженного подвижного аппарата от поверхности и дна или глубину погружения и глубину под килем), во-вторых, содержит в своем составе известное фазометрическое устройство, выполняющее новую функцию чувствительного к глубине погружения элемента без выноса последнего в забортное пространство, и, наконец, в-третьих, оперативно выдает потребителям информацию и по глубинам погружения и под килем в электронном виде. 1 ил.

 

Изобретение относится к гидроакустической навигации подвижных подводных объектов, в которую, наряду с координатами места и элементами движения, включают также и обе координаты по глубине, а именно, расстояние от объектов до дна и глубину их погружения, т.е. расстояние до поверхности.

Предмет предлагаемого изобретения, а именно, средство оперативного измерения глубины погружения подвижного подводного объекта и расстояния его до дна, довольно широко представлен устройствами различного типа для обеих указанных групп, общей особенностью которых является индивидуальное конструктивное исполнение каждого из типов при полном отсутствии общих элементов в разных группах.

Так, например, измерение расстояния до дна от погруженного подводного объекта Нд производят с помощью устройств, называемых эхолотами, в названии которых заложен принцип их действия, а именно, излучение в сторону дна ультразвукового импульса и фиксирование времени его распространения до дна и обратно, с последующим вычислением измеряемой величины Нд в соответствии с алгоритмом , где τ - суммарное время распространения сигнала от антенны, устанавливаемой обычно в нижней части объекта, до дна и обратно со скоростью сзв [1].

Устройства измерения глубины погружения объекта Нпогр, представлены в основном механическими глубиномерами, чувствительным элементом которых являются датчики статического давления Рст на данной глубине (включая и атмосферное) и функционирующими в соответствии с алгоритмом Нпогр=10(Рст-1), в котором значение глубины получают в метрах, если значение давления представлено в атмосферах. В качестве датчиков давления наиболее широко известно использование спиральной трубки Бурдона, а также устройств с применением диафрагм и капилляров [2]. Среди устройств с гидроакустическим принципом измерения глубины известны т.н. эхоледомеры [3], гидроакустическая антенна которых, в отличие от эхолотов, устанавливается в верхней части объектов и ориентирована своим излучением вверх, перпендикулярно к поверхности.

Как нетрудно заметить, очень близкие по физической сущности величины, а именно, глубина под килем и глубина погружения подводных объектов, измеряются различными как по контролируемым параметрам (статическое гидроакустическое давление и временной интервал), так и по техническим средствам их измерения (механические и электронные устройства).

Этот недостаток может быть устранен разработкой гидроакустического устройства, с помощью которого обе координаты измеряются посредством контроля двух параметров: во-первых, временного интервала (как и в эхолоте) и, во-вторых, параметра, характеризующего изменение свойств электроакустических преобразователей (в данном случае излучателей) с изменением глубины. В качестве прототипа изобретения выбран тракт излучения гидроакустических сигналов [4], имеющий в своем составе фазометрическое устройство, позволяющее контролировать момент наступления и степень развития кавитации электроакустических излучателей антенны по соотношению значений активной и раактивной составляющих комплексного сопротивления излучения. Это соотношение определяется изменением величины реактивной его составляющей, сопровождающим явление кавитации.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является совмещение функций измерения двух означенных выше координат по глубине относительно дна и поверхности водной среды в одном устройстве. Не менее значимым техническим результатом в данном случае является и существенное конструктивное упрощение устройств, применяемых для решения аналогичных задач, за счет комплексирования двух приборов в одном. Кроме этого, представляемый в электронном (цифровом) виде результат измерений может непосредственно восприниматься и использоваться по назначению в реальном масштабе времени различными потребителями информации.

Указанный результат достигается тем, что используется свойство электроакустических излучателей гидроакустических антенн изменять величину активной составляющей своего сопротивления излучения с глубиной, т.е. с изменением статического давления на их поверхность, а, следовательно, и фазовый сдвиг между подводимым к ним напряжением и потребляемым ими током, поэтому выход фазоизмерительного устройства подключен к индикатору глубины погружения антенны или другому устройству, потребляющему информацию, представляемую в значениях глубины.

Структурная схема устройства представлена на фиг. 1, где цифрой 1 обозначен ультразвуковой генератор, 2 - фазоизмерительная схема, 3 - переключатель «передача - прием», 4 - приемоизлучающая гидроакустическая антенна, 5 - индикатор глубины погружения носителя эхолота, 6 - приемник отраженного сигнала с индикатором расстояния от носителя до дна. Представляемая индикатором глубина погружения объекта, естественно, должна учитывать вертикальную его протяженность, точнее, расстояние от киля, где расположена антенна, до верхнего обвода корпуса объекта, что реализуется при градуировке шкалы индикатора глубины погружения (глубиномера).

Нетрудно видеть, что функциональное и конструктивное комплексирование состоит в том, что в измерении расстояния до дна (глубины под килем) по схеме эхолота, принимают участие ультразвуковой генератор 1, переключатель режимов прием-передача 3 (в обоих режимах), гидроакустическая антенна 4 и приемник с индикатором глубины под килем 6, а в измерении глубины погружения, т.е. по схеме глубиномера, работают генератор 1, фазоизмерительная схема 2, переключатель режимов прием передача 3 (в режиме излучения), гидроакустическая антенна 4 и индикатор глубины погружения 5.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с аналогами и прототипом показывает, что оно, во-первых, позволяет решать новую задачу оперативного определения двух координат по глубине (расстояния погруженного подвижного аппарата от поверхности и до дна) одним устройством, в конструкцию которого, во-вторых, включено известное фазометрическое устройство, выходной сигнал которого определяется величиной активной (в отличие от прототипа) составляющей сопротивления излучения, и, наконец, в-третьих, в качестве индикатора глубины погружения подводного аппарата используется электронное устройство.

Источники информации

1 Тракт излучения гидроакустических сигналов. Патент РФ №2353950.

2. Богородский А.В. и др. Гидроакустическая техника исследований и освоения океана. Л: Гидрометеоиздат. 1989.

3. Патент РФ №1818606.

Двухкоординатный эхолот для подводных подвижных объектов, включающий приемоизлучающую гидроакустическую антенну, установленную в нижней (килевой) части объекта и ориентированную характеристикой направленности в сторону дна, тракт излучения с включенным в его состав фазоизмерительным устройством, один вход которого подключен параллельно излучателям антенны, а второй - последовательно им, а также тракт приема сигналов с подключением к его выходу индикатора глубины под килем объекта, отличающийся тем, что выход фазоизмерительного устройства подключен к электронному индикатору, отградуированному в значениях глубины погружения объекта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидроакустическим методам освещения акватории и может быть использовано для построения и разработки гидролокационных станций освещения подводной обстановки в акватории.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для исследований гидроакустических полей объектов шумоизлучения в натурном водоеме. Предложен носитель аппаратуры (НА) измерительного гидроакустического комплекса, выполненный в виде торпедообразного тела с хвостовым стабилизатором, в центре масс которого расположен гидрофон.

Настоящее изобретение относится к области нелинейной гидроакустики и может быть использовано для калибровки параметрического тракта гидролокатора. Задача изобретения состоит в уменьшении искажений отклика согласованного фильтра на полезный эхосигнал в параметрическом тракте гидролокатора.

Изобретение относится к устройствам для дистанционной оценки потока газа, переносимого всплывающими пузырьками, выходящими из дна водоемов, и может быть использовано, например, для измерения потоков метана на шельфе, переносимого всплывающими пузырьками, выходящими из верхнего осадочного слоя дна.

Настоящее изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения координат обнаруженного объекта с использованием гидролокатора ближнего действия.

Изобретение относится к области военной техники. Устройство для уничтожения кораблей противника, содержащее торпедный аппарат и торпеду.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковым диагностическим системам. Диагностическая ультразвуковая система для измерения регургитирующего потока содержит ультразвуковой зонд, процессор изображений, фильтр пульсаций стенок сосудов, чувствительный к принятым отраженным сигналам, имеющий характеристику отклика, простирающуюся от нуля до пределов Найквиста, составляющих ±1, при этом характеристика отклика имеет только один максимум в диапазоне от 1/2 до 2/3 Найквиста, причем характеристика отклика постепенно увеличивается от нуля до максимума, система также содержит допплеровский процессор, процессор количественной оценки потока и устройство отображения.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для автоматического обнаружения малоподвижных объектов. Гидролокационный способ обнаружения подводных объектов в контролируемой акватории, при котором последовательно облучают водное пространство сигналами, принимают эхосигналы от объектов статическим веером характеристик направленности, дискретизируют по дистанции, отображают их на двухкоординатном индикаторе, по первому циклу излучение-прием, по первым элементам дистанции всех пространственных направлений М определяют помеху и выбирают порог, в каждом пространственном канале по всем элементам дистанции L сравнивают амплитуды эхосигналов с порогом и определяют амплитуду превышения порога и время превышения порога, определяют максимальную амплитуду отсчета, превысившего порог, определяют разность времен между началом элемента Lp, р - номер элемента дистанции, в котором обнаружен эхосигнал, и временным положением максимальной амплитуды Δtmax1, определяют число N отсчетов в интервала Lp, превысивших порог, определяют радиальную протяженность ΔS объекта в элементе дистанции Lp по формуле ΔS=(tN-t1)C, где tN время последнего отсчета, превысившего порог, t1 - время первого отсчета, превысившего порог в выбранном интервале, С - скорость распространения звука, запоминают измеренные параметры, производят следующий цикл излучение-прием, повторяют процедуру измерения, определяют те направления М и те элементы дистанции L, которые совпадают в первом и втором циклах излучение-прием, определяют радиальную скорость объекта по формуле Vрад=(Δt2max-Δt1max)C\ΔTk, где ΔTk - интервал между циклами излучение-прием, Δt2max - интервал между временным положением максимума и временем начала элемента дистанции второго цикла излучение-прием, формируют табло результатов классификации по измеренным параметрам: направлению Mi, в котором произошло обнаружение, номеру элемента дистанции Lp, числу превышений порога N, радиальной протяженности ΔS, радиальной скорости Vрад, автоматически принимают решение, если ΔS<Lp, то объект малоразмерный, если Vрад=0, то принимают решение, что объект неподвижный, если Vрад≠0, принимают решение, что объект малоподвижный, а решение о классе малоподвижного, малоразмерного объекта принимает оператор по анализу измеренных параметров.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим средствам освещения подводной обстановки с высокой разрешающей способностью. Сущность: в гидроакустической системе освещения подводной обстановки, содержащей подводный модуль в виде герметичного корпуса, в котором размещены антенный блок, блок генерации излучаемого сигнала, содержащий последовательно соединенные генератор, многоотводную линию задержки и многоканальный усилитель, и блок обработки принятого сигнала, включающий последовательно соединенные блок приемных усилителей и блок аналого-цифровых преобразователей, а также блок обработки и графического отображения, соединенный кабельной линией связи с выходом подводного модуля, антенный блок выполнен в виде многоэлементной линейной антенны с совмещенными режимами излучения и приема, при этом подводный модуль снабжен многоканальным коммутатором, включенным между линейной антенной, многоканальным усилителем и блоком приемных усилителей, блоком управления, вход которого соединен с выходом блока аналого-цифровых преобразователей, а выход соединен с входом генератора, и интерфейсом, включенным между блоком управления и кабельной линией связи, причем блок обработки и графического отображения выполнен в виде надводного модуля, включающего последовательно соединенные с выходом интерфейса блок распаковки, блок фокусирующих задержек, блок формирователей характеристик направленности, блок корреляторов и графический дисплей.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для оценки регургитационного потока. Система содержит ультразвуковой датчик, содержащий матрицу преобразователей, процессор изображений, доплеровский процессор, процессор для вычисления потоков, выполненный с возможностью создания модели поля скоростей потока около местонахождения регургитационного потока и устройство отображения.

Изобретение относится к гидроакустической навигации подвижных подводных объектов, к которой, наряду с координатами места и элементами движения, относят также и обе координаты по глубине, а именно глубину их погружения и расстояние до дна с последующим обеспечением отображения этих пространственных координат и их динамики на индикаторах информационно-управляющих систем. Техническим результатом предлагаемого изобретения является совмещение устройств для измерения двух координат по глубине нахождения подвижного подводного объекта в водной среде, а именно расстояний от поверхности и дна, в одном устройстве. Не менее значимым техническим результатом в данном случае является и существенное конструктивное упрощение устройств, применяемых для решения аналогичных задач, за счет комплексирования двух функций в одном устройстве. Кроме этого, представляемый в электронном виде результат измерений может непосредственно восприниматься и использоваться по назначению в реальном масштабе времени различными потребителями информации по положению подводного объекта относительно дна и поверхности. Указанный результат достигается тем, что выход фазоизмерительного устройства, включенного в тракт излучения, как чувствительного к глубине погружения объекта и связанного с ней соотношением значений активной и пассивной составляющих сопротивления излучения электроакустических преобразователей, подключен к индикатору или другому устройству, потребляющему электронную информацию, представляемую в значениях глубины погружения. Сопоставительный анализ предлагаемого устройства с аналогами и прототипом показывает, что данное устройство, во-первых, позволяет решать новую задачу оперативного определения двух координат по глубине, во-вторых, содержит в своем составе известное фазометрическое устройство, выполняющее новую функцию чувствительного к глубине погружения элемента без выноса последнего в забортное пространство, и, наконец, в-третьих, оперативно выдает потребителям информацию и по глубинам погружения и под килем в электронном виде. 1 ил.

Наверх