ГЛУБОКОВОДНЫЙ ФОТОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КОМПЛЕКС "НЕПТУН-Ц"

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.
Подводные аппараты (ПА), управляемые дистанционно по кабель-тросу с пульта, расположенного на судне-носителе, как правило, оснащаются фототелевизионными системами [7-9], которые традиционно включают фото и/или телевизионную аппаратуру, светильники, устройства стабилизации глубины, устройства навигации, а передача информации с ПА и подача электропитания с судна-носителя на ПА осуществляется по кабель-тросу. Так, в последнее время запатентованы: устройство [6] для передачи и регистрации гидрологических параметров на акваториях, гидрооптическая аппаратура [5] для исследования подводных объектов, комплекс [4] для выполнения подводнотехнических работ, судно с подводным осмотровым аппаратом [3], подводный видеорегистратор [2].
Имея довольно узкую специализацию и оснащение только фотоаппаратурой (устройство [4]), либо телекамерами (устройства [2-4]) такие устройства ограничены в применении.
Так, подводный видеорегистратор [2] и аппарат [3], оснащенные блоком питания, блоком видеоизображения и источником освещения, записывают полученные и оцифрованные данные на жесткий диск компьютера, однако окончательная обработка данных не предусмотрена. Кроме того, в устройствах [2, 3] отсутствует цифровая фотокамера, и не предусмотрено управление ПА по глубине.
Глубоководный необитаемый осмотровый аппарат «ГНОМ» [1], принятый за прототип, содержит бортовой модуль судна-носителя, соединенный кабель-тросом с подводным модулем и включающий блок электропитания и блок управления и регистрации с устройством воспроизведения информации, а подводный модуль оборудован телекамерой и источником света.
Однако при глубоководных (длина кабель-троса до 6000 м) съемках помехозащищенность информации, передаваемой на судно-носитель в аппарате [1] недостаточна, что приводит к снижению надежности и достоверности данных съемки. Функциональные возможности аппарата [1] ограничены работой на дне океана (без буксировки) и из-за отсутствия фотокамеры.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании глубоководного фототелевизионного комплекса, который посредством специального конструктивного выполнения позволил бы использовать оптимальную совокупность фототелевизионных средств, устройств электропитания, регистрации и обработки данных, управления и контроля работы всех узлов комплекса для адекватного обнаружения и идентификации подводных объектов, включая геологические.
Основной технический результат комплекса «НЕПТУН-Ц» (специальное название) - расширение функциональных возможностей путем синергии данных цифровой фотокамеры и видеокамеры и повышение надежности за счет увеличения помехозащищенности совокупного потока цифровой информации при глубоководной (до 6000 м) съемке (посредством
дополнительно введенного фильтра присоединения). Кроме того, преимуществами комплекса «НЕПТУН-Ц» по сравнению с известными системами являются также: реализация комбинированного освещения для фото- и телеаппаратуры, определения точного местоположения ПА относительно судна-носителя, возможность управления глубиной ПА (посредством дополнительно введенного блока - поста управления лебедкой), контроль работы узлов комплекса в реальном времени.
Технический результат достигается следующим образом.
Глубоководный фототелевизионный комплекс содержит бортовой модуль судна-носителя, соединенный кабель-тросом с забортным буксируемым подводным модулем и включающий блок электропитания и блок управления и регистрации с устройством воспроизведения информации, а подводный модуль оборудован телевизионной камерой и источником освещения.
Отличительной особенностью комплекса является то, что бортовой модуль выполнен в виде соединенных линиями связи блока электропитания 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 и подключенный к блоку УР блок управления спуско-подъемного устройства (УСП) кабель-троса. При этом блоки УР, ОИД и УСП выполнены на базе подключенных к мониторам персональных компьютеров (ПК) 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. Причем вход-выход блока телеметрии
подводного модуля кабель-тросом через фильтр присоединения подключен к блоку ЭТ бортового модуля, выходы которого подключены к входам блоков УР и ОИД.
Отличием комплекса также является то, что блок ЭТ бортового модуля содержит снабженный регулятором напряжения блок питания и сетевой коммутатор, снабженный модемом, при этом выход блока питания подключен к входу фильтра присоединения, вход модема сетевого коммутатора через фильтр присоединения подключен к входу-выходу блока телеметрии подводного модуля, а выходы сетевого коммутатора являются выходами блока ЭТ и подключены к входам блоков УР и ОИД.
Комплекс, кроме того, отличается тем, что блоки УР и ОИД бортового модуля выполнены с возможностью записи на жесткие диски снимков цифровой фотокамеры, видеоизображений телекамеры и данных телеметрии для дальнейшей обработки данных и идентификации подводных объектов, включая геологические.
При этом блок УР дополнительно снабжен программно-аппаратным узлом контроля исправности работы всех блоков и устройств подводного модуля.
Кроме того, блок УР дополнительно снабжен удлинителем для связи с блоком УСП.
Одним из отличий комплекса является то, что блок электроники подводного модуля выполнен в виде спецвычислителя с возможностью сбора информации от альтиметра, датчика крена-дифферента и гидроакустического приемника, с возможностью выдачи команд управления на источник освещения и с возможностью обеспечения питанием всех узлов подводного модуля с помощью сетевых адаптеров.
Комплекс также отличается тем, что импульсный светильник снабжен зарядным устройством и генератором светового импульса (вспышки) при срабатывании цифровой фотокамеры.
В частных случаях выполнения комплекса цифровая фотокамера встроена в блок телеметрии подводного модуля, а датчик крена-дифферента встроен в блок электроники подводного модуля.
В конкретном конструктивном выполнении комплекса блок телеметрии подводного модуля снабжен модемом связи серии MM410F и выполнен с возможностью оцифровки данных фото и телеметрии и преобразования их в стандарт JPEG.
В качестве модема в блоке ЭТ может быть использован модем серии MM420F, а в качестве сетевого коммутатора использован коммутатор типа DGS-105D.
В качестве кабель-троса может быть использован кабель-трос марки КГП1-190 длиной до 8000 м.
На чертеже приведена общая конструктивная схема предлагаемого глубоководного фототелевизионного комплекса (ГФТК).
ГФТК «НЕПТУН-Ц» содержит бортовой модуль 1 судна носителя, кабель-трос 2, подводный модуль 3, блок 4 ЭТ, блок 5 УР, блок 6 ОИД, фильтр 7 присоединения, блок 8 УСП, ПК 9 с монитором 10 блока 6 ОИД, ПК 11 с монитором 12 блока 5 УР, удлинитель 13, блок 14 питания с регулятором 15 напряжения, модем 16 блока 4 ЭТ, сетевой коммутатор 17, блок 18 телеметрии, блок 19 электроники, телекамеру 20, цифровую фотокамеру 21, источник 22 в составе двух светильников 23 и 24 заливного света и импульсного светильника 25, альтиметр 26, датчик 27 крена-дифферента, гидроакустический приемник 28.
Работа комплекса «НЕПТУН-Ц» заключается в следующем.
При включении блока 4 ЭТ бортового модуля 1 блок 14 питания подает в кабель-трос 2 напряжение (300 В) через фильтр 7 присоединения. Стабилизация напряжения осуществляется регулятором 15 напряжения. На подводном модуле 3 напряжение питания преобразуется встроенными в блок 18 телеметрии и блок 19 электроники сетевыми адаптерами в ряд напряжений, необходимых для работы блоков 18 и 19. После подачи
напряжения и автоматического включения модема 16 блока 4 ЭТ и модема блока 18 телеметрии подводного модуля 3 устанавливается связь между бортовым модулем 1 и подводным модулем 3. Комплекс готов к работе.
При включенной телекамере 20 композитный видеосигнал телекамеры 20 поступает на блок 18 телеметрии, где производится его оцифровка и преобразование в цифровой стандарт JPEG. В блок 18 поступает информация из блока 19 электроники и от цифровой фотокамеры (может быть встроена в блок 18). В блоке 18, который обеспечивает обмен информацией между бортовым модулем 1 и подводным модулем 3, все цифровые потоки объединяются в единый поток, который через встроенный в блок 18 модем подается в кабель-трос 2 и, далее, передается в бортовой модуль 1 через фильтр 7 присоединения в модем 16 блока 4 модуля ЭТ. Одновременно сигналы управления от бортового модуля 1 (с блока 5 УР) через модемы связи передаются на подводный модуль 3 и через блок 19 электроники распределяются на соответствующие узлы (22-28) подводного модуля 3. Блок 19 электроники выполнен в виде спецвычислителя и обеспечивает сбор информации от альтиметра 26, датчика 27 крена-дифферента и гидроакустического приемника 28, а также выдачу команд управления на светильники 23-25.
В бортовом модуле 1 цифровой поток информации разделяется посредством сетевого коммутатора 17 блока 4 ЭТ и подается на блок 5 УР и блок 6 ОИД и соответственно на ПК 11 и ПК 9 обработки данных, на мониторах которых 10 и 12 отображаются данные измерений. В блоке 5 УР на мониторе 12 отображаются цифровые сигналы видеокамеры 20, фотокамеры 21, альтметра 26, датчика 27 крена-дифферента, гидроакустического приемника 28, а также сигналы исправности работы узлов подводного модуля 3. При этом видеоинформация телекамеры 20, снимки фотокамеры 21 и данные телеметрии блока 18 записываются на жесткий диск ПК 11 блока 5 УР. Одновременно информация, отображаемая на мониторе 12 ПК 11 блока 5 УР, через удлинитель 13 сигнала монитора 12
подается на монитор блока 18 УСП управления спуско-подъемного устройства (лебедкой) кабель-троса 2, где данная информация используется для обеспечения управления длиной вытравленного кабель-троса 2 и удержания необходимой высоты подводного модуля 3 над дном моря при изменении глубины. В компьютере 9 обработки блока 6 ОИД снимки фотокамеры 21 и видеоизображения телекамеры 20 также записываются на жесткий диск для проведения дальнейшей обработки и идентификации подводных объектов, включая геологические.
Блок 5 УР может быть дополнительно снабжен программно-аппаратным узлом контроля исправности всех блоков и устройств ГФТК. Светильники заливающего света 23 и 24 (например, серии ПСП-П) обеспечивают необходимый уровень освещенности для работы телекамеры 20. Импульсный светильник 25 снабжен зарядным устройством и генератором светового импульса (вспышки).
Работа входящих в ГФТК альтметра 26, датчика 27 крена-дифферента и гидроакустического приемника описаны в [10, 11].
В частных случаях выполнения ГФТК цифровая фотокамера 20 встроена в блок 18 подводного модуля 3, а датчик 27 крена-дифферента встроен в блок 19 электроники. В конкретном конструктивном выполнении блок 18 телеметрии снабжен модемом связи серии MM410F и выполнен с возможностью оцифровки данных фото и телеметрии и преобразования их в стандарт JPEG. В качестве модема в блоке 4 ЭТ может быть использован модем серии MM420F, а в качестве сетевого коммутатора 16 - коммутатор типа DGS-105D. В ГФТК используется кабель-трос 2 марки КГП1-190 длиной до 8000 м, что обеспечивает проведение глубоководной фототелевизионной съемки в Мировом океане до глубин 6000 м.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналоги:
1. RU 33550 U1, 27.10.2003 (прототип).
2. RU 24552 U1, 10.08.2002 (аналог).
3. RU 31557 U1, 20.08.2003 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. RU 2220880 С2, 10.01.2004.
5. RU 2193213 С1, 20.11.2002.
6. RU 2095830 С1, 10.11.1997.
7. Морской энциклопедический справочник: В двух томах. Том 2 / Под ред. Н.Н.Исанина. - Л.: Судостроение, 1987, с.102-103 («Подводные аппараты»).
8. Глумов И.Ф. Автоматизированные геофизические комплексы для изучения геологии и минеральных ресурсов Мирового океана. - М.: Недра, 1986 (с.329, 331, 334).
9. Проспект фирмы «Seatronics»: Digital video/data telemetry system DTS-6000, 2004.
10. RU 20062482 С1, 20.06.1996.
11. RU 33442 U1, 20.10.2003.