ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ БУЙ
ENERGY-INDEPENDENT SONOBUOY

Изобретение относится к области морской технике и предназначено для эффективного электропитания устройств обнаружения, определения местонахождения и классификации подводных лодок и надводных кораблей, может выбрасываться в море самолетом и "за борт" с кораблей. Энергонезависимый гидроакустический буй принимает рабочее положение, разворачивает передатчик и опускает гидроакустический модуль на кабеле на заданную глубину.
В пассивном режиме гидрофоны улавливают звуковую энергию, создающуюся кораблями и подводными лодками, и передают информацию о пеленге и/или сигнатуре источника звука.
В активном режиме устройство испускает акустические импульсы в воде. С помощью анализа отраженного импульса можно установить точное расстояние до цели.
Известны различные типы подобных устройств, например, автономный всплывающий буй SU 637298 от 1977 г., автономная позиционная станция - RU 2096247 от 1994 г., а также автономный всплывающий буй - RU 2025395 от 15.06.92 г. Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является устройство гидроакустического обнаружения (RU 2492508 от 2013 года), содержащее корпус, электронные модули измерительной и регистрирующей аппаратуры, блок управления, барабан с буйрепом, отделяемый гидроакустический модуль и аккумуляторную батарею, корпус имеет вид сжатой сферы с четырьмя выпускными отверстиями по периметру корпуса, сверху обтянут тонкой пленкой на тканевой основе представляющей собой кремниевую солнечную батарею, кроме того, корпус оборудован водометным движителем, введены модули связи и навигации.
Общим недостатком перечисленных устройств является то, что на них применены в качестве бортовых источников энергоснабжения аккумуляторные батареи, имеющие конечное время функционирования. Удельная энергоемкость традиционных аккумуляторных батарей оказывается недостаточной и требует поиска и применения новых источников энергоснабжения с более высокими энергетическими характеристиками. Применение солнечных батарей при длительной эксплуатации становится неэффективным из-за образования пленки соли при работе в морской воде и обрастание морскими организмами.
Задачей изобретения является создание устройства, способного самостоятельно пополнять запас электроэнергии и сохранять свое местоположение и работоспособность независимо от воздействия внешних факторов, поддерживать работу солнечных батарей при любых условиях эксплуатации, осуществлять пополнение запаса энергии в любое время суток.
Требуемый технический результат достигается тем, что применяется корпус, в котором расположен водометный движитель который сообщает устройству силу, которая перемещает его в заданном направлении и представляющий собой водяной насос, работающий от электродвигателя. Корпус выполнен в виде сжатой сферы, сверху обтянут тонкой пленкой, на тканевой основе, представляющей собой кремниевую солнечную батарею. В корпусе расположен электрогенератор, через систему управления соединенный с электродвигателем и аккумуляторной батареей, на вал электрогенератора в верхней части, за пределами корпуса насажена крыльчатка, к нижней части которой шарнирно прикреплены щетки, прижимаемые к поверхности корпуса пружинами. Введен модуль космической связи для передачи информации об обнаружении надводно-подводных объектов на командный пункт и получения информации для корректировки собственного местоположения относительно данных системы глобального позиционирования GPS/ГЛОНАСС и/или изменения режима работы устройства
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на Фиг. 1 представлено устройство энергонезависимого гидроакустического буя, включающее в свой состав:
1 - крыльчатка;
2 - щетки;
3 - вал электрогенератора;
4 - корпус;
5 - выпускные отверстия водометного движителя;
6 - барабан;
7 - буйреп;
8 - отделяемый гидроакустический модуль.
На Фиг. 2 представлена принципиальная схема электропитания энергонезависимого гидроакустического буя, где:
1 - крыльчатка;
9 - электрогенератор;
10 - система управления;
11 - аккумуляторная батарея;
12 - нагрузка;
13 - солнечная батарея.
На Фиг. 3 представлена схема устройства очистки солнечных батарей энергонезависимого гидроакустического буя, где:
1 - крыльчатка;
2 - щетки;
3 - вал электрогенератора;
14 - прижимные пружины.
Изобретение работает следующим образом: при постановке, как с самолета, так и с корабля устройство приводится в рабочее состояние. Если при постановке устройство оказалось перевернутым и не приняло исходное для работы положение, то при опускании гидроакустического модуля (8) выполняемого по команде системы управления (10), центр тяжести устройства значительно смещается в низ, что неминуемо приведет устройство в рабочее положение. Глубина опускания модуля выбирается в соответствии с глубиной и гидрологией на данном участке моря и может меняться по программе или по команде командного пункта. Солнечная батарея (13), при воздействии солнечных лучей начинает генерировать электроэнергию, отправляя ее на нагрузку (12) потребителям или пополняя запас аккумуляторной батареи (11).
Для поверхности моря характерно перемещение больших воздушных масс. Большую часть времени там дуют ветра, их интенсивность зависит от широты места, климатических условий в данном регионе и сезона года. Поэтому после установки гидроакустического буя в рабочее положение на крыльчатку (1) воздействует воздушный поток, приводя ее во вращательное движение. Через вал электрогенератора (3) в движение приходит и ротор электрогенератора (9). Вырабатываемая электроэнергия поступает в систему управления (10), которая распределяет ее или напрямую на нагрузку (12) или накапливает в аккумуляторной батареи (11). Наличие в энергонезависимом гидроакустическим буе крыльчатки (1) и электрогенератора (9) делает его по-настоящему независимым от светового времени суток, а наличие солнечной батареи (13) позволяет компенсировать электропитание нагрузки в период штиля. Для выравнивания обоих способов получения электроэнергии в устройстве имеется аккумуляторная батарея (11). В качестве нагрузки (12) выступают: электродвигатель водометного движителя, электронные модули измерительной и регистрирующей аппаратуры, система управления, барабан с буйрепом, отделяемый гидроакустический модуль, модули связи и навигации.
В процессе эксплуатации в морской воде на поверхность солнечной батареи осаждается соль и активно развиваются морские водоросли, что снижает эффективность солнечной батареи. Для предотвращения этого к нижней части крыльчатки (1) шарнирно прикреплены щетки (2), прижимаемые к поверхности корпуса пружинами. Воздушный поток, раскручивая крыльчатку (1) автоматически раскручивает и щетки (2), которые очищают поверхность солнечных батарей от возможных загрязнений.
Блок позиционирования определит местонахождение устройства и при необходимости сообщит системе управления расхождение истинных координат с заданными. Вычислительное устройство системы управления выработает необходимые решения для изменения положения устройства и выдаст управляющее воздействие на запуск электродвигателя водометного движителя и откроет соответствующие выпускные отверстия для движения устройства в заданную точку, что особенно важно при постановке нескольких устройств и построении гидроакустических барьеров.
За счет возможности маневрировать и пополнять запас электроэнергии, устройство может длительное время находиться в заданной точке, несмотря на гидрометеорологические воздействия, или изменить свое местоположение по программе или команде, получаемой по средствам связи. Время работы устройства ограничено износостойкостью входящих в него модулей и устройств, временными возможностями солнечной батареи по генерации электроэнергии, что несравнимо дольше существующих средств, использующих не пополняемые источники электроэнергии.
При невозможности пополнения истощенных источников электропитания устройство переходит в режим ожидания. Изменение условий, пополнение запасов электропитания, переводит устройство в рабочее положение с выполнением заложенных функций в полном объеме.
Предложенное изобретение позволит устройству эффективно, на протяжении длительного времени, сохранять работоспособность, т.е. обнаруживать, определять местонахождение, классифицировать, выдавать целеуказания для уничтожения подводных лодок и надводных кораблей противника на всей акватории мирового океана.