ВСПЛЫВАЮЩИЙ ПОДВОДНЫЙ РАДИОБУЙ

Техническое решение относится к конструктивному выполнению средств гидрофизических исследований и может быть использовано, например, при реализации систем экологического мониторинга, а также систем сбора стандартной гидрофизической информации. Оперативную передачу гидрофизической информации от донных гидрофизических станции на обеспечивающие суда можно осуществлять через радио - и гидроакустический каналы связи. При этом гидроакустический канал связи имеет относительно радиоканала меньшую скорость передачи при большей энергопотреблении на единицу передаваемой информации. Для передачи гидрофизической информации на центр обработки данных расположенной на суше можно использовать только радио - каналы. При проведении гидрофизических исследований на море широко используются радиопередающие буи, которые в последнее время часто становятся добычей морских «хулиганов». Поэтому в настоящее время имеют определенный интерес к всплывающим подводным радиобуям (РБ), которые на поверхности находятся на короткое время, на период передачи гидрофизической информации, а остальное время располагаются под водой. Известен способ перемещения подводных аппаратов по глубине, заключающийся в том, что рабочее тело нагревают с помощью электронагревателя, преобразуя тепловое расширение рабочего тела в изменение плавучести буя (США. Патент №4183316, В 63 В 39/04, 1980). Известен способ и устройство перемещения по глубине подводного аппарата, в котором для перемещения по глубине используется градиент температуры окружающих вод океана (РФ, патент №2081782. В 63 С 8/24/00. В 63 С 8/22, 1997).
Заявляемая полезная модель РБ, содержит прочный корпус с балластной камерой и рабочее тело, заключенное в сильфоне, взаимодействующим с системой принудительной подачи - выпуска воздуха в балластную камеру,
меняющая этим свою плавучесть, по программе заданной в специальном блоке управления.
Сущность предлагаемой модели заключается в том, что РБ меняя свою плавучесть по заданной программе, в основное время располагается под водой и, всплывает на короткое время, на поверхность только для передачи гидрофизической информации полученной донной гидрофизической станцией по спутниковому каналу связи.
РБ состоит (фиг.1) из блока управления 1, баллона со сжатым воздухом 2, сильфона 3, камеры №1 исполняющей роль ресивера 4, камеры №2 исполняющей роль балластной камеры 5, источника питания (литиевые батареи) 6, поплавка 7, абонентского пункта спутниковой системы связи 8, антенны спутниковой системы связи 9, радиопрозрачного корпуса 10, стравливающего электроклапана 11, электроклапана 12, датчиков давления 13, 14, датчика герметичности 15, редуктора 16, пневмопроводов 17, 18, герметичного прочного цилиндрического корпуса 19, плоской крышки 20, отверстий 21, страховочных фалов 22, сигнального кабеля 23, гермоввода 24, специального зажима 25 и металлического ограждения 26. Металлическое ограждение 26 предназначено для защиты от случайных ударов радиопрозрачного корпуса 10, а также с помощью ограждения производится выборка РБ на борт обеспечивающего судна. Сигнальный кабель 23 заведен во внутрь прочного корпуса 19 с помощью гермоввода 24, от рывка, который может стать причиной порыва кабеля, сигнальный кабель застрахован при помощи страховочных фалов 22, скрепленных с сигнальным кабелем с помощью специальных зажимов 25. Прочный цилиндрический корпус 19 с торцов закрыт плоскими крышками 20, причем нижняя крышка, ограниченная окружностью с радиусом соответствующей радиусу камер 4, 5 просверлены отверстия 21 для обеспечения связи балластной камеры 5 с окружающей водной средой. В балластной камере 5 располагается сильфон 3, закачку воздуха в сильфон или откачку воздуха из сильфона осуществляется электроклапаном 12 управляемого из блока управления 1.
В камере №1 исполняющей роль ресивера 4 давление воздуха поддерживается с помощью контроллера (в фиг.1 контроллер не показан) в пределах от 0,2 МПа до 0,7 МПа. Нижний предел 0,2 МПа автоматически контролируется с помощью редуктора 16, который обеспечивает подпитку по пневмопроводу 17 воздухом камеры 14 в случае понижения давления ниже предела 0,2 МПа из баллона со сжатым воздухом 2 (давление до 23 МПа). Верхний предел 0,7 МПа контролируется с помощью датчика давление 14 и стравливающего электроклапана 11 по пневмопроводу 18. Источник питания 6 собран из литиевых батарей МРЛ-200. Абонентский пункт спутниковой системы связи «Гонец» 8 с помощью антенны 9 осуществляет передачу гидрофизической и служебной информации в центр обработки данных (ЦОД). Датчик давления 13 обеспечивает контроль глубины погружения РБ. Поплавок 7 изготовленный из синтактических материалов с плотностью 0,5 кгс/дм 3, который обеспечивает РБ положительную плавучесть порядка 2 кгс (когда сильфон 3 закачан воздухом в полном объеме). Блок управления 1 обеспечивает выполнение РБ работ по заложенной программы либо по командам, полученным по радиоканалу либо по командам, полученным с донной гидрофизической станции. На фиг.1 для наглядности представлены виды трех сечений: сечение С представляет вид РБ сверху под плоской верхней крышкой 20; сечение А вид разреза вдоль оси А как показано на фиг.1. С; сечение В вид разреза вдоль оси В.
Работа РБ заключается следующим образом (фиг.2). Донная гидрофизическая станция 27 через сигнальный кабель со страховочным фалом 28, который вытягивается с помощью поплавка 29 находящегося на глубине 20-40 метров, связана с РБ 30 в единую систему. РБ в основном находится в подводном положении, всплывая на поверхность лишь для передачи информации по спутниковому каналу связи. Предельная глубина погружения РБ до 400 метров, рекомендуемая рабочая глубина до 200 метров.
На фиг.3 представлена принципиальная пневматическая схема работы РБ. РБ в режиме ожидания находится в подводном положении. По программе заложенной в блоке управления 1 или по команде с донной гидрофизической станции 27 блок управления 1 дает с помощью контроллера команду электроклапану 12 о закачке воздуха из камеры 4 в сильфон 3. Сильфон начинает выдавливать воду из балластной камеры 5 и с некоторого момента времени РБ начинает подъем. Начало подъема РБ фиксируется при помощи датчика давления 13. С момента начала подъема блок управления 1 дает с помощью контроллера команду электроклапану 12 о прекращении закачки воздуха из камеры 4 в сильфон 5. При этом в камере 4 давление может понизиться ниже 0,2 МПа. При понижении давления в камере 4 ниже 0,2 МПа производится автоматическая закачка воздуха в камеру 4 редуктором 16 из баллона со сжатым воздухом 2 до достижения нижнего предела 0,2 МПа.
При достижении поверхности РБ (фиг.4) по команде с блока управления 1 абонентский пункт спутниковой связи 8 с помощью антенны 9 сообщает ЦОД о начале сеанса связи, после чего начинает передачу накопленной донной гидрофизической станцией 27 информации. После окончания передачи гидрофизической информации, РБ отвечает на служебные вопросы с ЦОД и принимает новые установки (в случае изменения программы работ) для РБ и для гидрофизической станции 27. После окончания сеанса связи блок управления 1 дает с помощью контроллера команду электроклапану 12 о начале откачки воздуха из сильфона 3 в камеру 4, что приводит к забору забортной воды в балластную камеру 5. Закачка воздуха в камеру 4 может привести к превышению верхнего предела 0,7 МПа. Избыточное давление в камере 4 (более 0,7 МПа) фиксируемое с помощью датчика давления 14, стравливается за борт по пневмопроводу 18 (по команде с блока управления 1) стравливающим электроклапаном 11. Начало движения РБ вниз (под воду) фиксируется с помощью датчика давления 13. С этого момента времени по команде из блока управления 1 прекращается откачка воздуха из сильфона 3. Такой цикл может многократно повторяться по программе заложенной в блоке управления 1 или по команде с гидрофизической станции 27.
Экстренное всплытие РБ может, произведено по команде с датчика затекания 15 или при понижении напряжения источника питания 6 ниже критической в следствии истощения емкости литиевых батарей. Такая схема работы РБ обеспечивает эффективное использование запаса сжатого воздуха в баллоне 2.
Работа с РБ в составе гидрофизического комплекса выполняется следующим образом. После выполнения предпостановочных мероприятий производится постановка комплекса в следующей последовательности. Сначала за борт обеспечивающего судна выносится РБ (фиг.2), затем стравливается кабель со страховочным фалом 28, далее ставится поплавок 29, затем стравливается кабель с фалом 28 и, наконец, с использованием судового крана выносится за борт донная гидрофизическая станция 27 с балластом. Донная гидрофизическая станция 27 погружаясь, увлекает за собой кабель 28 затем и поплавок 29. Гидрофизический комплекс устанавливается в рабочее положение как показано на фиг.2. В конкретном районе экспериментальных работ с учетом глубины места необходимо установить такую длину сигнального кабеля со страховочным фалом 28, чтобы поплавок 29 устанавливалась на глубине 20-40 метров. Через определенное время по программе, РБ уходит под воду, занимая свою рабочую позицию (режим ожидания). Далее РБ выполняет свою работу по заложенной программе работ. После выполнения программы работ, донная гидрофизическая станция по программе или по команде полученной по гидроакустическому каналу связи отдает балласт и начинает всплытие. Выборку гидрофизического комплекса производится в той же последовательности, как и постановку. Сначала выбирается РБ затем последовательно поплавок и донная гидрофизическая станция.