Плоскостное антенно-фидерное устройство
PLANAR ANTENNA-FEEDER DEVICE

Изобретение относится к антенно-фидерным устройствам (АФУ) для подводных объектов (подводных лодок, обитаемых и необитаемых подводных аппаратов), а точнее к плоскостным АФУ, устанавливаемым в верхней части объекта.
Основным назначением плоскостных АФУ, устанавливаемых в верхней части подводного объекта (далее ПО), является прием сигналов радиосвязи подо льдом в условиях приледнения без хода к нижней кромке льда. В России такие АФУ, применяемые на подводных лодках, выпускаются АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», ОАО «Прибой» и ООО «НИИ «Росморсервис», за рубежом - фирмой Lockheed Martin Corporation.
При этом только сверхдлинноволновый (СДВ) и длинноволновый (ДВ) диапазоны, радиоволны которых практически не затухают в толще морского льда и проникают в морскую воду на небольшую глубину (1-2 м), могут использоваться для радиоприема подо льдом практически при любой неровности его нижнего рельефа. Однако использование СДВ и ДВ диапазонов, характеризующихся низкой скоростью передачи данных, не удовлетворяет потребностей практики. Для повышения скорости передачи данных необходим переход на более высокочастотные средневолновые (СВ), коротковолновые (КB) и дециметровые (ДЦВ) диапазоны. Но этому препятствует существенно большее их затухание как в толще льда, так и в морской воде. Расчет, проведенный с использованием экспериментальных данных о параметрах морского льда [1], показал, что переход на более высокие частоты все же возможен, если каким-либо способом удалить воду между антенной и нижней кромкой льда. Но при существующей конструкции плоскостных антенн это сделать затруднительно ввиду существенной неровности (шероховатости) нижней кромки льда.
В качестве прототипа выберем плоскостное АФУ для ПЛ [2]. Его конструкция показана на фиг. 1. Она включает:
1 - герметичный корпус с размещенными в нем антеннами (далее - герметичный корпус);
2 - гермоввод, обеспечивающий герметичный ввод фидеров в герметичный корпус плоскостного АФУ;
3 - фидеры, соединяющие антенны с аппаратурой радиосвязи, находящейся в прочном корпусе ПО.
АФУ, выбранное в качестве прототипа, как было отмечено выше, при приледнении ПЛ в реальных условиях, вследствие неплотного прилегания верхней поверхности АФУ к нижней кромке льда не может быть использовано для радиосвязи из-за наличия слоя воды, преодолеть который без существенных энергетических потерь радиоволны высоких частот не в состоянии.
Решаемая техническая проблема - повышение качества радиосвязи в приледненном положении ПО.
Технический результат - повышение скорости передачи данных по радиоканалу на приледненный ПО.
Указанный технический результат достигается тем, что верхняя поверхность герметичного корпуса плоскостного АФУ покрывается прочной эластичной оболочкой, герметично соединенной с краями корпуса плоскостного АФУ. При приледнении ПО к нижней кромке льда в полость между верхней поверхностью корпуса плоскостного АФУ и эластичной оболочкой подается сжатый воздух, под действием которого оболочка растягивается и прижимается к нижней кромке льда, повторяя ее форму, и тем самым вытесняя морскую воду из пространства между нижней кромкой льда и верхней поверхностью корпуса АФУ. Следствием этого является уменьшение потерь при прохождении радиоволн из атмосферы до плоскостного АФУ, что делает возможным прием высокочастотных радиосигналов. По завершении приема радиоданных воздух из полости между верхней поверхностью корпуса АФУ и эластичной оболочкой стравливается, и оболочка возвращается в исходное состояние.
Конструкция заявляемого устройства приведена на фиг. 2. Цифрами обозначены:
1 - герметичный корпус плоскостного АФУ с размещенными в нем антеннами;
2 - гермоввод, обеспечивающий герметичный ввод фидеров в герметичный корпус плоскостного АФУ;
3 - фидеры, соединяющие антенны с аппаратурой радиосвязи, находящейся в прочном корпусе ПО;
4 - эластичная оболочка;
5 - отверстие для подачи воздуха в пространство между эластичной оболочкой и герметичным корпусом плоскостного АФУ и откачивания воздуха из него:
6 - шланг, проходящий через отверстие 5, и используемый для подачи и стравливания воздуха.
Работа заявляемого устройства заключается в следующем. При приледнении ПО к нижней кромке льда в полость (пространство) между верхней поверхностью герметичного корпуса плоскостного АФУ и эластичной оболочкой подается сжатый воздух, под действием которого оболочка растягивается и прижимается к нижней кромке льда, повторяя ее форму, и тем самым вытесняя морскую воду из пространства между нижней кромкой льда и верхней поверхностью герметичного корпуса плоскостного АФУ. При подаче воздуха шланг 6 подсоединяется к баллону со сжатым воздухом. По завершении приема радиоданных воздух из полости между верхней поверхностью герметичного корпуса плоскостного АФУ и эластичной оболочкой стравливается через отверстие 5 с использованием шланга 6, и оболочка возвращается в исходное состояние.
Для подтверждения реализуемости и эффективности заявляемого устройства разработан, изготовлен и испытан в бассейне его макет. Испытания показали, что скорость передачи данных на погруженное в воду плоскостное АФУ за счет применения заявляемого устройства возрастает с 300 бит/с до 10 кбит/с.
Таким образом, заявленный технический результат - повышение скорости передачи данных по радиоканалу на приледненный ПО - можно считать достигнутым.
Источники информации
1. Лебедев Г.А., Сухорукое К.К.. Распространение электромагнитных и акустических волн в морском льду // СПб.: Гидрометеоиздат, 2001.
2. До донов А.В., Михеев А.Ф. Подводный радиоприем // М: Военное издательство, 1996.