СПОСОБ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ ТЕЛЕФОННОЙ СВЯЗИ ВОДОЛАЗОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR HYDROACOUSTIC TELEPHONY OF DIVERS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к технике подводной связи, в частности к средствам коммуникаций водолазов, и может быть использовано для связи водолазов при работе, как между собой, так и с сопровождающим судном или береговым постом.
Известно устройство беспроводной подводной связи для водолазов, Патент РФ №63316 от 27.05.2007 г.
Известна приемо-передающая станция гидроакустической телефонной связи, Патент РФ №50737 от 21.01.2006 г.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является «Способ гидроакустической телефонной связи и устройство для его осуществления », патент РФ №2658477 от 21.06.2018 г.
Недостатком известного способа является относительно небольшие дальности связи, как между водолазами внутри рабочей группы, так и между водолазами и сопровождающим судном, не превышающие 200 м. В то же время практика показывает, в некоторых случаях дальности связи могут существенно превышаться, что вызывает необходимость использовать две группы водолазов и два судна обеспечения.
Целью изобретения является существенное увеличение дальности связи относительно дальности, обеспечиваемой существующими сегодня известными способом и средствами связи водолазов, как между водолазами, так и между судном сопровождения и водолазами.
Поставленная цель достигается тем, что в известный способ гидроакустической связи водолазов, включающий приемо-передающие станции, обеспечивающие преобразование речи водолаза микрофоном в электрический сигнал одной приемно-передающей станции гидроакустической станции телефонной связи водолазов, его усиление, распознавание речи и преобразование в текстовую посылку, кодирование и модуляцию сигнала с последующим его излучением в виде гидроакустического сигнала в водную среду, прием гидроакустического сигнала другой приемно-передающей станцией гидроакустической телефонной станцией связи водолазов, его преобразование в электрический сигнал, усиление его амплитуды с последующей демодуляцией и декодирование с получением текстового сообщения, синтезирование голосового сообщения на его основе с передачей в телефон, дополнительно введена ультракоротковолновая радиостанция, сопряженная с приемопередающей станцией гидроакустической телефонной связи водолазов, размещаемая в буе в непосредственной близости от объекта обследуемого водолазами.
Для осуществления связи водолазов в рамках предложенного способа предложена приемно-передающая станция гидроакустической телефонной связи водолазов, содержащая последовательно соединенные: микрофон, микрофонный усилитель, модулятор, усилитель мощности, а также последовательно соединенные предварительный усилитель, демодулятор, телефон, причем выход усилителя мощности подключен к входу коммутатора приема-передачи, а вход предварительного усилителя к выходу коммутатора приема-передачи, при этом обратимый вход/выход коммутатора приема передачи соединен с обратимым гидроакустическим преобразователем, выход ключа переключения режимов приема-передачи подключен ко второму входу коммутатора приема-передачи через герметичный вывод, а выход микрофона через герметичный вывод подключен к входу микрофонного усилителя, при этом микрофонный усилитель, модулятор, усилитель мощности, демодулятор, предварительный усилитель и коммутатор приема-передачи помещены в герметичный корпус, а обратимый гидроакустический преобразователь соединен с герметичным корпусом блока электроники с возможностью эргономического размещения на костюме водолаза, содержит речевой синтезатор, блок голосового набора, кодер и декодер, при этом выход микрофонного усилителя соединен с входом блока голосового набора, выход блока голосового набора подключен к кодеру, соединенному с входом модулятора, а выход демодулятора соединен с декодером, который в свою очередь подключен к синтезатору речи, выход которого подключен через герметичный вывод к телефону, отличающаяся тем, что дополнительно введен генератор двух тональных электрических сигналов с частотами 100 Гц, соответствующей команде «передача», и 200 Гц, соответствующей команде «прием», причем вход генератора соединен с ключом переключения режимов приема-передачи, а выход генератора подключен к входу обратимого гидроакустического преобразователя.
На Фиг. 1 приведена структурная схема приемно-передающей станции беспроводной гидроакустической телефонной связи водолазов. Обозначения, принятые на Фиг. 1:
1 - микрофон;
2 - микрофонный усилитель;
3 - блок голосового набора;
4 - кодер;
5 - модулятор;
6 - усилитель мощности;
7 - телефон;
8 - синтезатор речи;
9 - декодер;
10 - демодулятор;
11 - предварительный усилитель;
12 - коммутатор приема-передачи;
13 - обратимый гидроакустический преобразователь;
14 - ключ переключения режимов приема-передачи с генератором;
15 - элемент питания;
16 - герметичный корпус блока электроники.
17 - тональный генератор.
Для осуществления гидроакустической беспроводной связи водолазов, предложена, размещаемая на судне сопровождения, приемно-передающая станция, содержащая последовательно соединенные: микрофон, микрофонный усилитель, модулятор, усилитель мощности, а также последовательно соединенные предварительный усилитель, демодулятор, телефон, причем выход усилителя мощности подключен к входу коммутатора приема-передачи, а вход предварительного усилителя к выходу коммутатора приема-передачи, при этом обратимый вход/выход коммутатора приема передачи соединен через герметичный разъемный соединитель посредством гибкого кабеля с обратимым гидроакустическим преобразователем, выход ключа переключения режимов приема-передачи подключен ко второму входу коммутатора приема-передачи через герметичный вывод, а выход микрофона через герметичный вывод подключен к входу микрофонного усилителя, при этом микрофонный усилитель, модулятор, усилитель мощности, демодулятор, предварительный усилитель и коммутатор приема-передачи помещены в корпус блока электроники, содержит речевой синтезатор, блок голосового набора, кодер и декодер, при этом выход микрофонного усилителя соединен с входом блока голосового набора, выход блока голосового набора подключен к кодеру, соединенному с входом модулятора, а выход демодулятора соединен с декодером, который в свою очередь подключен к синтезатору речи, выход которого подключен через герметичный вывод к телефону, а обратимый гидроакустический преобразователь помещен в водную среду и соединен с корпусом блока электроники посредством гибкого кабеля и герметичного разъемного соединителя, отличающаяся тем, что дополнительно введен генератор двух тональных электрических сигналов с частотами 100 Гц, соответствующей команде «передача», и 200 Гц, соответствующей команде «прием», причем вход генератора соединен с ключом переключения режимов приема-передачи, а выход генератора подключен к входу обратимого гидроакустического преобразователя.
На Фиг. 2 приведена структурная схема приемно-передающей станции беспроводной гидроакустической телефонной связи водолазов, размещаемой на судне сопровождения.
Обозначения, принятые на Фиг. 2:
1 - микрофон;
2 - микрофонный усилитель;
3 - блок голосового набора;
4 - кодер;
5 - модулятор;
6 - усилитель мощности;
7 - телефон;
8 - синтезатор речи;
9 - декодер;
10 - демодулятор;
11 - предварительный усилитель;
12 - коммутатор приема-передачи;
13 - обратимый гидроакустический преобразователь;
14 - ключ переключения режимов приема-передачи с генератором;
15 - элемент питания;
16 - герметичный корпус блока электроники.
17 - тональный генератор;
18 - гибкий кабель;
19 - герметичный разъемный соединитель;
20 - водная среда.
Для осуществления гидроакустической беспроводной связи водолазов, предложена, приемно-передающая станция гидроакустической телефонной связи водолазов, содержащая последовательно соединенные: микрофонный усилитель, блок голосового набора, кодер, модулятор, усилитель мощности, а также последовательно соединенные предварительный усилитель, демодулятор, декодер, речевой синтезатор, причем выход усилителя мощности подключен к входу коммутатора приема-передачи, а вход предварительного усилителя к выходу коммутатора приема-передачи, при этом обратимый вход/выход коммутатора приема-передачи соединен через герметичный разъемный соединитель посредством гибкого кабеля с обратимым гидроакустическим преобразователем, выход ключа переключения режимов приема-передачи подключен ко второму входу коммутатора приема-передачи через герметичный вывод, при этом микрофонный усилитель, блок голосового набора, кодер, модулятор, усилитель мощности, предварительный усилитель, демодулятор, декодер, речевой синтезатор и коммутатор приема-передачи помещены в корпус блока электроники, а обратимый гидроакустический преобразователь помещен в водную среду и соединен с корпусом блока электроники посредством гибкого кабеля и герметичного разъемного соединителя, отличающаяся тем, что дополнительно содержит блок фильтров с двумя узкополосными фильтрами на 100 Гц и 200 Гц, ультракоротковолновую радиостанцию, ключ переключения режимов приема-передачи радиостанции, блок сопряжения микрофонного усилителя и речевого синтезатора блока электроники с телефоном и микрофоном радиостанции, при этом входы узкополосных фильтров включены параллельно и подключены к выходу обратимого гидроакустического преобразователя через герметичный разъемный соединитель и гибкий кабель, выходы пары узкополосных фильтров на 100 Гц и 200 Гц соединены с двумя входами ключа переключения режимов приема-передачи блока электроники и с двумя входами ключа переключения режимов приема-передачи радиостанции, выход ключа переключения режимов приема-передачи блока электроники подключен к входу коммутатора приема-передачи блока электроники, выход ключа переключения режимов приема-передачи радиостанции соединен с входом коммутатора переключения режимов приема-передачи радиостанции, первый вход блока сопряжения соединен с выходом речевого синтезатора блока электроники, а первый выход блока сопряжения соединен с микрофонным входом радиостанции, второй вход блока сопряжения соединен с телефонным выходом радиостанции, а второй выход блока сопряжения соединен с входом микрофонного усилителя блока электроники, все элементы приемо-передающей станции, за исключением гибкого кабеля с обратимым гидроакустическим преобразователем, помещены в буй, имеющий герметичный корпус из радиопрозрачного материала, к которому крепится трос с якорем.
На Фиг. 3 приведена структурная схема приемно-передающей станции беспроводной гидроакустической телефонной связи водолазов, размещаемой в буе из радиопрозрачного материала.
Обозначения, принятые на Фиг. 3:
2 - микрофонный усилитель;
3 - блок голосового набора;
4 - кодер;
5 - модулятор;
6 - усилитель мощности;
8 - синтезатор речи;
9 - декодер;
10 - демодулятор;
11 - предварительный усилитель;
12 - коммутатор приема-передачи блока электроники;
13 - обратимый гидроакустический преобразователь;
14а - ключ переключения режимов приема-передачи радиостанции;
14б - ключ переключения режимов приема-передачи блока электроники;
15 - элемент питания;
16 - герметичный корпус блока электроники;
18 - гибкий кабель;
19 - герметичный разъемный соединитель;
20 - водная среда.
21 - блок фильтров;
22 - радиостанция;
23 - блок сопряжения.
Система беспроводной голосовой связи водолазов работает следующим Образом. Для передачи сообщения водолаз переводит приемно-передающее устройство беспроводной связи водолазов в режим передачи нажатием на ключ переключения режимов приема-передачи 14 (Фиг. 1). Одновременно с нажатием на ключ в режиме «передача» кратковременно на 3 секунды включается генератор тонального сигнала частоты 100 Гц, соответствующей команде «передача», который преобразуется в акустический сигнал обратимым гидроакустическим преобразователем, после чего водолаз произносит текст сообщения. Аналогичным образом функционирует станция беспроводной связи водолазов на судне сопровождения. Связь с другими водолазами в группе и с судном сопровождения производится в точном соответствии со связью реализуемой в прототипе (патент РФ №2658477). Отличием является осуществление связи с другой группой водолазов, удаленной на расстояние от нескольких сотен метров до нескольких километров. В этом случае используется приемно-передающая станция беспроводной гидроакустической телефонной связи водолазов, в состав которой включена УКВ радиостанция, размещаемая в буе. Частоты 100 Гц и 200 Гц лежат за пределами эффективной передаваемой полосы частот 0,3-3,4 кГц (ВИКИПЕДИЯ) и поэтому они не поступают на входы приемных трактов станцией беспроводной гидроакустической телефонной связи водолазов и станции связи судна сопровождения. Эти колебания воспринимаются только станцией связи, размещенной в буе, поскольку эта станция имеет два узкополосных фильтра, один из которых настроен на 100 Гц, а второй - на 200 Гц, причем, при появлении электрического сигнала частотой 100 Гц от блока обратимого гидроакустического преобразователя, станция связи буя переводится в режим «передача» за счет того, что электрический сигнал с выхода фильтра поступает на исполнительные элементы ключей переключения режимов блока электроники и радиостанции, например, электромеханические переключатели (РАДИОТЕХНИКА, Энциклопедия под ред. Ю.Л. Мазора, Е.А. Мачусского, В.И. Правды. - М.: ДМК Пресс, 2016, с. 865). При отпущении ключа переключения режимов приема-передачи станции гидроакустической беспроводной связи водолазов, на 3 секунды включается генератор тонального сигнала частоты 200 Гц, соответствующей команде «прием», после чего станция работает в режиме приема. Пройдя через обратимый гидроакустический преобразователь, акустический сигнал частоты 200 Гц достигает гидроакустического преобразователя станции, размещаемой в буе, снова преобразуется в электрический сигнал, проходит на вход узкополосного фильтра, настроенного на 200 Гц, и с его выхода поступает на исполнительные элементы ключей переключения режимов блока электроники и радиостанции, переводя их из режима «передача» в режим «прием». При приходе радиосигнала на фиксированной, заранее установленной частоте, от аналогичной радиостанции другой группы водолазов, принятый сигнал, представляющий собой речевое сообщение, проходит по тракту приема радиостанции, затем через блок сопряжения - по тракту приема блока электроники и через коммутатор блока электроники приходит на гидроакустический преобразователь и в виде акустического сигнала распространяется в водной среде.