Радиозонд многоразового использования

Полезная модель относится к метеорологии и предназначена для регистрации параметров окружающей среды (атмосферного давления, температуры и влажности воздуха, направления и силы ветра), автоматизированного расчета градиента показателя преломления среды с высотой в интересах радиолокации и передачи полученных результатов на корабельный или наземный пункт управления радиозондом.
Информация о значениях градиента показателя преломления среды в точке измерения и его высотное распределение позволяет оценить ожидаемые дальности действия корабельных радиоэлектронных средств сантиметрового и дециметрового диапазона радиоволн.
Известно устройство для определения метеорологических параметров окружающей среды Малогабаритный аэрологический радиозонд (патент №85685 Российская Федерация, МПК G01W 1/08. Малогабаритный аэрологический радиозонд/ авторы Афанасенков Р.Ю, Фридзон М.Б., Маров А.С. и др. Патентообладатели Федеральное государственное унитарное предприятие «Гидрометпоставка», общество с ограниченной ответственностью «Аэроприбор». Заявл. 18.08.2008; опубл. 10.08.2009; бюл. №22), и взято за аналог. Он содержит измерительные датчики, блок измерительных преобразователей, формирователь последовательности измерительных каналов, сверхвысокочастотный блок передатчика, тактовый генератор и программируемую логическую интегральную схему.
Основным недостатком аналога является отсутствие парашютной системы, не позволяющей долговременного нахождения устройства в воздухе и максимального охвата района обследования для измерения параметров среды в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Данный недостаток устранен в полезной модели Парашютный измеритель параметров среды в интересах радиолокации (патент №167931 Российская Федерация, МПК G01 Wl/08, G01W 1/04, B64D 17/34. Парашютный измеритель параметров среды в интересах радиолокации, авторы/ Фатыхов P.M., Крючков А.Н., Юрченко Е.Н. и др. Патентообладатели: Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования «Тихоокеанское высшее военно-морское училище имени СО. Макарова» Министерства обороны Российской Федерации (г.Владивосток), Фатыхов Раис Мухаматнурович. Заявл. 04.07.2016; опубл. 12.01.2017; бюл. №2), которая выбрана в качестве прототипа. Прототип содержит измерительные датчики, блок измерительных преобразователей, формирователь последовательности измерительных каналов, программируемая логическая интегральная схема (микропроцессор), сверхвысокочастотный блок приемо-передатчика блока измерительной и приемопередающей аппаратуры, источник питания, шар-зондовая оболочка, прикрепленная с помощью строп к замкам корпуса устройства, внутри корпуса в верхней его части дополнительно расположена парашютная система, состоящая из парашюта, платы сервоприводов, платы управления и предназначенная для управления устройством в вертикальной и горизонтальной плоскости воздушного пространства. Стропы парашюта заведены на плату сервоприводов. Отдельный строп парашюта прикреплен к шар-зондовой оболочке.
Основными недостатками прототипа являются:
- радиозонд является одноразовым, что не позволяет его многократное использование для проведения измерений параметров воздушной среды;
- в зависимости от погодных условий, измерения параметров осуществляются на разных высотах, которые зависят от скорости подъема радиозонда;
- отсутствие тонкого электрического кабеля, соединяющего носитель с радиозондом, не позволяет использование устройства на конкретных высотах;
- при работе на излучение приемо-передатчика происходит демаскирование места нахождения, как радиозонда, так и его носителя.
На устранение указанных недостатков направлено новое техническое решение Радиозонд многоразового использования, технической задачей которого является расширение технических возможностей средств мониторинга окружающей среды в интересах использования корабельных и наземных радиоэлектронных средств.
Реализация указанной технической задачи позволяет достигнуть следующий технический результат:
- применение радиозонда многоразового использования повышает возможности многоразового прогнозирования радиолокационной наблюдаемости в пределах высоты подъема, увеличения количества собранных параметров окружающей среды;
- возможность передачи собранной информации по кабелю, обеспечивая при этом скрытность его использования.
Указанный технический результат достигается тем, что разработано новое устройство, радиозонд многоразового использования, состоящий из корпуса, внутри которого расположены измерительные датчики, блок измерительных преобразователей, формирователь последовательности измерительных каналов, программируемая логическая интегральная схема (микропроцессор), сверхвысокочастотный блок приемо-передатчика блока измерительной и приемопередающей аппаратуры, источник питания, шар-зондовая оболочка, прикрепленная с помощью строп к замкам корпуса устройства, внутри корпуса в верхней его части дополнительно расположена парашютная система, состоящая из парашюта, платы сервоприводов, платы управления и предназначенная для управления устройством в вертикальной и горизонтальной плоскости воздушного пространства. Стропы парашюта заведены на плату сервоприводов. Отдельный строп парашюта прикреплен к шар-зондовой оболочке.
Принципиальным отличием заявленного устройства от прототипа является то, что внутри корпуса в нижней его части дополнительно расположен блок управления радиозондом, состоящий из последовательно соединенных платы управления электродвигателем, электродвигателя и вьюшки с токоведущим кабелем, и предназначенный для управления высотой подъема радиозонда и передачи информации без демаскирующих признаков его работы.
Именно это позволяет оперативно и в течение длительного времени производить сбор параметров атмосферы в вертикальной плоскости, без потерь устройства в интересах использования радиоэлектронных средств.
Сущность полезной модели поясняется чертежами:
Фигура 1. Радиозонд многоразового использования.
Функциональная схема.
На фигуре 1 представлена функциональная схема радиозонда многоразового использования, включающая:
1. Шар - зондовая оболочка.
2. Парашютная система.
2.1 Парашют.
2.2 Плата сервоприводов.
2.3 Плата управления.
3. Блок измерительной и приемо-передающей аппаратуры.
3.1 Измерительные датчики.
3.2 Блок измерительных преобразователей.
3.3 Формирователь последовательности измерительных каналов.
3.4 Программируемая логическая интегральная схема (микропроцессор).
3.5 Сверхвысокочастотный блок приемо-передатчика.
4. Источник питания.
5. Блок управления радиозондом.
5.1 Плата управления электродвигателем.
5.2 Электродвигатель.
5.3 Вьюшка с токоведущим кабелем.
6. Блок обработки и передачи информации.
Блок обработки и передачи информации находится на корабельном или наземном пункте управления радиозондом.
В функциональной схеме парашютная система, блок измерительной и приемо-передающей аппаратуры, блок управления радиозондом и блок обработки и передачи информации носителя на фигуре 1 соединены между собой электрическими линиями связи.
Шар-зондовая оболочка прикреплена с помощью строп к замкам корпуса устройства, и отдельным стропом к парашюту парашютной системы. Стропы парашюта заведены на плату сервоприводов.
Первый выход платы сервоприводов 2.2 соединен с первым входом платы управления 2.3, а первый выход платы управления 2.3 соединен с первым входом платы сервоприводов 2.2.
Второй выход платы управления 2.3 соединен с первым входом программируемой логической интегральной схемы (микропроцессор) 3.4, а первый выход программируемой логической интегральной схемы (микропроцессор) 3.4 соединен со вторым входом платы управления 2.3.
Первый выход измерительных датчиков 3.1 соединен с первым входом блока измерительных преобразователей 3.2.
Первый выход блока измерительных преобразователей 3.2 соединен с первым входом формирователя последовательности измерительных каналов 3.3.
Первый выход формирователя последовательности измерительных каналов 3.3 соединен со вторым входом программируемой логической интегральной схемы (микропроцессор) 3.4.
Второй выход программируемой логической интегральной схемы (микропроцессор) 3.4. соединен с сверхвысокочастотным блоком приемопередатчика 3.5.
Первый выход источника питания 4 соединен с первым входом парашютной системы 2.
Второй выход источника питания 4 соединен с первым входом блока измерительной и приемо-передающей аппаратуры 3.
Второй выход блока измерительной и приемо-передающей аппаратуры 3 соединен с первым входом блока управления радиозондом 5, а первый выход блока управления радиозондом 5 соединен со вторым входом блока измерительной и приемо-передающей аппаратуры 3.
Первый выход платы управления электродвигателем 5.1 соединен с первым входом электродвигателя 5.2.
Первый выход электродвигателя 5.2 соединен с первым входом вьюшки с токоведущим кабелем 5.3.
Первый выход вьюшки с токоведущим кабелем 5.3 соединен с первым входом блока обработки и передачи информации 6.
Устройство работает следующим образом
Для подъема в воздух шар-зондовая оболочка 1 наполняется газом. По команде с блока управления радиозондом 5, через плату управления электродвигателем 5.1 подается питание на электродвигатель 5.2, который с вьюшки с токоведущим кабелем 5.3 стравливает на необходимую длину кабель, соединяющий радиозонд многоразового использования с блоком обработки и передачи информации 6, что позволяет радиозонду подняться на величину стравленного кабеля в воздух.
При подъеме устройства в воздух текущая информация о параметрах среды (атмосферное давление, температура и влажность воздуха, направление и сила ветра по высоте) от измерительных датчиков 3.1 поступает для обработки в блок измерительных преобразователей 3.2 и далее на формирователь последовательности измерительных каналов 3.3. После обработки сигнал поступает на программируемую логическую интегральную схему (микропроцессор) 3.4, в которой рассчитываются: градиент показателя преломления по высоте, слои направления и силы ветра по высотам. Значения параметров среды и рассчитанный градиент показателя преломления по высоте передается по кабелю на блок обработки и передачи информации 6, который находится на корабельном или наземном пункте управления радиозондом. Полученные данные о параметрах среды используются для расчетов эффективности применения радиоэлектронных средств сантиметрового и дециметрового диапазона волн.
После окончания измерений по командам с блока управления радиозондом 5 электродвигатель 5.2 вращает вьюшку 5.3 и возвращает радиозонд на носитель. Этим обеспечивается многоразовое использование радиозонда.
Таким образом, технический результат данной полезной модели заключается в создании нового современного радиозонда многоразового использования с расширенными возможностями оценки параметров среды в интересах использования радиоэлектронных средств корабля.
Заявленное устройство промышленно применимо, так как при его изготовлении могут быть использованы широко распространенные устройства и компоненты.