ГЛУБОКОВОДНЫЙ ФОТОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КОМПЛЕКС "НЕПТУН-Ц-М1"

Техническое решение относится к конструктивному выполнению оборудования судов, предназначенных для специальных целей и включающих устройства для обнаружения объектов под водой, и может быть использовано для глубоководной (до 6000 м) фототелевизионной съемки в Мировом океане.
Известно техническое решение по патенту РФ №33550 «Глубоководный, необитаемый, осмотровый микроаппарат (ГНОМ)», содержащее подводный блок, телевизионную камеру, осветитель и надводный блок, содержащий пульт оператора, источник питания и экран воспроизведения подводной информации и соединяющий подводный и надводный блоки кабель.
К недостаткам данного технического решения можно отнести ограниченность в применении, так как микроаппарат имеет довольно узкую специализацию и оснащен лишь телекамерой и одним осветительным прибором, что снижает качество получаемой информации.
Известно также устройство по патенту РФ №24552 «Подводный видеорегистратор», которое содержит герметичный бокс, блок питания, блок регистрации видеоизображений и источник освещения. Устройство записывает полученные и оцифрованные данные на жесткий диск компьютера, однако окончательная обработка данных не предусмотрена. Кроме того, в устройстве отсутствует цифровая фотокамера, и не предусмотрено управление подводным аппаратом по глубине.
Известно также устройство по патенту РФ №24002 « Телевизионный модуль для работы в морской среде», содержащее датчик видеосигнала, установленный в сферической формы прочном корпусе с плоским стеклянным иллюминатором и двумя прочными корпусами цилиндрической формы с расположенными в них осветителями.
Недостатком данного устройства является плоский стеклянный иллюминатор, так как плоская форма стекла искажает получаемую информацию.
Совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков заявляемого технического решения присуща устройству по патенту РФ №64587 «Глубоководный фототелевизионный комплекс Нептун-Ц», который содержит бортовой модуль, выполненный в виде соединенных линиями связи блока электроники и телеметрии (ЭТ). блока управления и регистрации (УР) и блока обработки и интерпретации данных (ОИД) и дополнительно включает фильтр присоединения бортового модуля к подводному модулю, при этом блоки УР, ОИД выполнены на базе подключенных к мониторам персональных компьютеров с соответствующим программным обеспечением, а подводный модуль содержит подключенные к блоку электроники телекамеру, цифровую фотокамеру, снабженный модемом связи блок телеметрии и источник освещения, который включает, по крайней мере, два светильника заливающего света и импульсный светильник, и дополнительно оборудован подключенными к блоку электроники альтиметром, датчиком крена-дифферента и гидроакустическим приемником для определения местоположения подводного буксируемого модуля относительно судна-носителя.
Однако блок электроники и блок телеметрии подводного модуля комплекса расположены в одном прочном корпусе, что вызывает неудобство в его обслуживании в процессе подготовки к глубоководным (до 6000 м) съемкам, а одна лампа-вспышка (импульсный светильник) дает неравномерное освещение подводной обстановки, что негативно сказывается на качестве получаемой информации и количестве рабочих циклов лампы.
Задачей заявляемого технического решения является расширение функциональных возможностей при эксплуатации и обслуживании комплекса, повышение надежности и получение более качественной информации при оптимальной совокупности фототелевизионных средств, устройств освещения, устройств электропитания, управления и контроля работы всех узлов комплекса, для адекватного обнаружения и идентификации подводных объектов, включая геологические.
Технический результат предлагаемого комплекса «НЕПТУН-Ц-М1 » достигается путем размещения блоков телеметрии и электроники в разных прочных корпусах, что приводит к удобству обслуживания и эксплуатации комплекса, а также путем включения в подводный модуль комплекса масштабирующих элементов в виде источников лазерного излучения с собственным блоком питания, позволяющих однозначно определить отстояние и наклон снимаемых объектов относительно телекамеры, а также отстояние и наклон подводного модуля комплекса относительно грунта. Подводный модуль комплекса снабжен, по меньшей мере, одной дополнительной лампой-вспышкой (импульсным светильником), что обеспечивает равномерное освещение подводных работ и увеличение циклов работы лампы.
Комплекс также содержит плату видеозахвата, которая включена в блок телеметрии подводного модуля и предназначена для оцифровки аналогового видеосигнала, а фотокамера и телекамера имеют дополнительные источники питания, причем иллюминатор телекамеры выполнен полусферическим, например, из оргстекла К-8, что уменьшает искажение получаемой информации и увеличивает угол зрения камеры в воде. Угол зрения объектива в воде равен углу зрения камеры на воздухе. Кроме того, прочный корпус телекамеры и блока телеметрии оснащены датчиками затекания.
Сущность предлагаемого глубоководного фототелевизионного комплекса поясняется рисунками, на которых изображены блок-схемы модулей комплекса: на Фиг. 1 - бортового модуля, на Фиг. 2 - подводного модуля.
Предлагаемый глубоководный фототелевизионный комплекс содержит бортовой модуль (Фиг. 1), включающий в себя конвертер последовательных интерфейсов, сетевой коммутатор, рабочие станции геолога и оператора лебедки, рабочую станцию оператора комплекса, управляемый источник питания, модем связи и фильтр присоединения, и подводный модуль (Фиг. 2), содержащий блок электроники (БЭ), подключенные к блоку электроники телекамеру, цифровую фотокамеру, альтиметр, четыре светодиодных светильника, а также блок телеметрии (БТ). снабженный модемом связи, лампами-вспышками и масштабирующими элементами (МЭ 1, 2, 3). Подводный и бортовой модули комплекса соединены друг с другом кабель-тросом.
Работа комплекса «НЕПТУН-Ц-М1» осуществляется следующим образом.
Напряжение питания и сигнал связи с бортовой части комплекса по кабель-тросу (кабель связи) через фильтр присоединения подается на блок питания подводного модуля и на модем. Пара ADSL модемов ADC MM410F/420F-4 обеспечивает возможность организации ассиметричных каналов связи по 2-проводным абонентским линиям протяженностью в несколько километров. Максимальная скорость передачи в одном направлении составляет 7552 кбит/с, в другом направлении - 928 кбит/с.Блок электроники (БЭ) представляет собой набор электронных плат размещенных в крейте (рама с размещенными в ней платами) и помещенных в прочный корпус. В состав блока электроники входят:
- датчик крена и дифферента (Датчик КД);
- контроллер;
- плата управления светильниками;
- одноплатный компьютер СРС800;
- плата видеозахвата.
Все платы связаны между собой в единый электронный блок. Электрические связи между платами и другими узлами подводного модуля комплекса производятся соединительными кабелями через герморазъемы, установленные на крышках прочного корпуса. Внутри прочного корпуса телекамеры находится датчик затекания. Блок электроники служит для передачи видеоинформации и фотокадров на рабочую станцию оператора комплекса, формирования управляющих сигналов для источников света (светодиодных светильников и ламп-вспышек), масштабирующих элементов, передачи данных датчика крена и дифферента и датчиков затекания.
Датчик крена и дифферента NS-25/E2 представляет собой двухосевой датчик наклона, смонтированный на печатной плате, и служит для определения пространственной ориентации подводного модуля.
Компьютер СРС800 представляет собой одноплатный компьютер формата EPIC с процессором Pentium-M до 1.8 ГГц и 2×Gigabit Ethernet. СРС800 поставляется с напаянным процессором Intel Pentium M с рабочей частотой до 1.8 ГГц, оперативной памятью DDR до 1 ГБ и твердотельным диском 32 МБ. Это придает плате высокую устойчивость к неблагоприятным условиям эксплуатации - ударам и вибрации. Повышенную надежность обеспечивает возможность применения твердотельных дисков CompactFlash объемом до 1 ГБ.
Плата видеозахвата DVP-1412 представляет собой одноканальный USB модуль видеозахвата с аппаратным сжатием MPEG4.
Масштабирующие элементы, состоят из 3 лазерных указателей. Установка лазерных указателей производится в непосредственной близости от телекамеры строго параллельно на измеренном заранее расстоянии друг от друга в плоскости перепендикулярной направлению съемки телекамеры. Так, чтобы на видеоизображении появились три ярко выраженные точки, расстояние между которыми равно расстоянию между лазерными указателями при проецировании на плоскость параллельную плоскости их установки.
Фотокамера фирмы CANON модели EOS 60D расположена в прочном корпусе, внутри которого установлен датчик затекания.
Подводные световые приборы (лампы - вспышки) состоят из:
- основания, выполненного из алюминиевого сплава;
- стеклоколпака;
- герморазъема;
- прижимного кольца;
- уплотнительных элементов в виде резинового кольца и паронитовой прокладки;
- крепления;
- излучающего элемента.
Излучающий элемент представляет собой конструкцию типа ИФК-2000. Основные характеристики:
Максимальное напряжение постоянного тока
600 В;
Мощность
300 Дж;
Подводные световые светильники 1-4 одинаковы и состоят из:
- корпуса, выполненного из алюминиевого сплава;
- стеклоколпака;
- герморазъема;
- прижимного кольца;
- уплотнительных элементов в виде резинового кольца и паронитовой прокладки;
- крепления;
- излучающего элемента.
Излучающий элемент представляет собой конструкцию, состоящую из отражателя и радиатора, между которыми расположены 48 мощных светодиодов. Между светодиодами и радиатором для обеспечения гальванической развязки установлены прокладки из теплопроводящей резины.
Альтиметр служит для определения отстояния подводного модуля комплекса от морского дна. В качестве альтиметра используется альтиметр РА-500 фирмы «Tritech» (Великобритания).
Блок телеметрии представляет собой набор электронных плат размещенных в крейте и помещенных в прочный корпус. В состав блока входят:
- фильтр присоединения;
- модем с блоком питания для организации обмена данными между компьютером забортной части и рабочей станцией пульта управления;
- блок питания подводного модуля.
Все платы связаны между собой в единый блок. Электрические связи между платами с другими узлами подводного модуля производятся соединительными кабелями через герморазъемы, установленные на крышках прочного корпуса. Внутри прочного корпуса находится датчик затекания, представляющий собой пластину с двумя близко расположенными позолоченными контактами. Блок модема и его источник питания служит для организации канала передачи данных между компьютером подводного модуля и рабочей станцией оператора комплекса.
Фильтр присоединения является функциональным устройством, обеспечивающим возможность подключения высокочастотной аппаратуры передачи данных (модем) к высоковольтной линии через конденсаторы связи.
Таким образом, использование заявляемого технического решения обеспечивает расширение функциональных возможностей при эксплуатации и обслуживании комплекса, повышение надежности и получение более качественной информации, путем разъединения блоков электроники и телеметрии в разные прочные корпуса и введения дополнительных элементов в комплекс.