Буй для долговременных океанографических станций
Владельцы патента RU 2728887:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук (ИО РАН) (RU)
Изобретение относится к плавучим средствам океанографического оборудования. Буй для долговременных океанографических станций состоит из цилиндрического корпуса и внутренней аппаратуры, помещенной в поплавок, соединенный через фал с донным грузом. Наверху корпуса расположен светодиодный излучатель с гелиоконцентратором, в фокусе которого находится светооптический преобразователь, соединенный с управляющим устройством, подключенным к аккумулятору и магнитоэлектрическому генератору. Устройство управления соединено с датчиком давления и приводом намотки донного фала. Достигается увеличение световой мощности буя и уменьшение возможности его повреждения в дневное время. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Предлагаемое изобретение относится к плавучим средствам океанографического оборудования.
Известен навигационный буй, использующий энергию солнечного излучения для источника света в ночное время (1). Известен навигационный буй, использующий волновую энергию вертикального перемещения корпуса буя на водной поверхности (2). Известен буй с комплексной энергоустановкой, имеющий оба упомянутых энергетических источника (3). Все упомянутые буи не могут быть применены в условиях океанографических исследований и имеют низкие энергетические возможности.
Целью настоящего предложения является увеличение световой мощности буя и уменьшения возможности его повреждения в дневное время.
Поставленная цель достигается тем, что в буе, содержащем цилиндрический корпус, помещенный в плавучесть, низ которой соединен через фал с донным грузом, в котором наверху корпуса расположен светодиодный излучатель с гелиоконцентратором, в фокусе которого находится светооптический преобразователь, соединенный с управляющим устройством, подключенным к аккумулятору и магнитоэлектрическому генератору, устройство управления соединено с датчиком давления и приводом намотки, донного фала. Кроме того, в предлагаемом устройстве магнитоэлектрический генератор выполнен в виде вертикально расположенной секционной катушки последовательного соединения, внутри которой расположен сердечник в виде магнитных дисков одинаковой осевой намагниченности, разделенных слоями немагнитного материала, толщина дисков равна ширине секций катушки, а сердечник жестко связан с внутренним поплавком, находящимся в нижней части корпуса, сообщающимся с водой.
Возможность реализации.
На чертеже - фиг. 1 показан океанографический буй на водной поверхности. Он состоит из корпуса 1, разделенного перегородкой 2, отделяющую верхнюю герметичную часть от нижней, сообщающейся с водой. Корпус 1 погружен в стакан плавучести 3, в нижней части которого находится балласт 4, соединенный через фал 5 с донным грузом 6. Фал 5 наматывается на блок привода 7, который электрически соединен с блоком управления 8, он снабжен гидроакустическим каналом связи (не показан), и имеет соединения с аккумулятором 9, магнитоэлектрическим генератором 10, датчиком давления 11, светодиодным излучателем 12, состоящим из расположенных по окружности корпуса светодиодов, светооптическим преобразователем 13, находящимся в фокусе гелиоконцентратора, представляющего обычную рассеивающую линзу 14.
Все активные элементы океаногафического буя, кроме магнитоэлектрического преобразователя 10 находятся в герметичном объеме V, верхней части.
Чертеж магнитоэлектрического преобразователя 10 показан на фиг. 2. Он состоит из секционной катушки 15 с намоткой 16 в ее секциях. Все секции соединены последовательно, и подключены к устройству управления 8 Внутри катушки перемещается сердечник, представляющий последовательность магнитных дисков 17, одинаковой осевой намагниченности (показан на фиг. 4). Между магнитными дисками расположены немагнитные 18, толщина которых равна толщине перегородок катушки 15, толщина магнитных дисков равна ширине секций катушки 16. Сердечник, состоящий из набора, магнитных 17 и немагнитных 18 дисков связан через шток 19 с внутренним поплавком 20.
В месте постановки буя за борт судна сопровождения сбрасывается балласт 6 на эхолотную глубину с незначительным превышением, чтобы буй остался на поверхности. Подается команда на заглубление, привод намотки донного фала 7 срабатывает, и буй становится вертикально, частично погружаясь стаканом плавучести 3 в поверхность М. В таком положении буй может использоваться традиционным способом, устройство управления отключает светодиоды 12, а его аккумулятор может заряжаться и от солнечного излучения, падающего на светооптический преобразователь 13 и от магнитоэлектрического преобразователя 10.
На его работе следует остановиться подробнее. Поверхностная высота волны в разных точках водной поверхности, так же, как и скорость ее изменения может изменяться в очень широких пределах. Напряжение же магнитной индукции определяется скоростью изменения магнитного поля. Именно поэтому на каркасе катушки преобразователя множество обмоток и множество магнитов, перемещающихся в них. Оптимальный магнитоэлектрический преобразователь для конкретной точки нахождения буя должен иметь расстояние L между секциями равным половине высоты волны в точке постановки.
При этом количество секций будет кратно увеличивать напряжение преобразователя. Точно также не совсем обязательно бую находиться на водной поверхности для использования солнечной энергии. При средней прозрачности океанской воды на глубине 15 м, освещенность составляет 50% от поверхностной (4). Площадь круга диаметром D (фиг. 3), на поверхности, которую охватывает широкоугольный объектив 14 при угле 120° составляет более 600 кв. м. Энергетическая мощность солнечного излучения, падающая на этот круг, даже при многократном ослаблении вполне достаточна, чтобы аккумулятор навигационного буя накопил энергию для ночной работы его сигнальных светодиодов. При заходе солнца напряжение светооптического преобразователя 13 пропадает, устройство управления 8 подает сигнал на привод донного фала и буй всплывает на поверхность до освобождения датчика давления 11 от воды.
Таким образом, находясь на дне в дневное время, и всплывая в ночное для выполнения навигационных функций, предложенный навигационный буй достигает поставленной цели: исключает возможность повреждения его в дневное время и имеет значительно большую яркость в ночное.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки
1. Патент России №2382935.
2. Патент России №2399546.
3. Патент России №2617607.
4. «Океанология. Средства и методы океанологических исследований» Г.В. Смирнов и др. «Наука» М 2005 с. 481-488.
1. Буй для долговременных океанографических станций, состоящий из цилиндрического корпуса и внутренней аппаратуры, помещенной в поплавок, соединенный через фал с донным грузом, наверху корпуса расположен светодиодный излучатель с гелиоконцентратором, в фокусе которого находится светооптический преобразователь, соединенный с управляющим устройством, подключенным к аккумулятору и магнитоэлектрическому генератору, отличающийся тем, что устройство управления соединено с датчиком давления и приводом намотки донного фала.
2. Буй по п.1, отличающийся тем, что магнитоэлектрический генератор выполнен в виде вертикально расположенной секционной катушки последовательного соединения, внутри которой расположен сердечник в виде магнитных дисков одинаковой осевой намагниченности, разделенных слоями немагнитного материала, толщина дисков равна ширине секций катушки, а сердечник жестко связан с внутренним поплавком, находящимся в нижней части корпуса.
