БОРТОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ПАРАМЕТРОВ ВОДЫ

Полезная модель относится к комплексам для исследования водных сред и может быть использована в области экологии и океанологии при измерении физических, оптических и химических параметров водной среды.
Известен судовой лазерный спектрометр (патент на полезную модель RU №57009, МПК G01N 21/64, опубл. 27.09.2006 г.), состоящий из надводной и погружаемой частей, соединенных друг с другом посредством двух световодов, обеспечивающих прием и передачу излучаемого и принимаемого оптических сигналов. Судовая часть включает источник излучения, в качестве которого установлен двухчастотный лазер, систему согласования излучаемого сигнала со световодом излучаемого сигнала, и систему регистрации и обработки данных. Система включает в себя: последовательно соединенные полихроматор, электронно-оптический преобразователь, цифровую видеокамеру и персональный компьютер. Погружаемая часть выполнена в виде кюветы, снабженной кабель-тросом, и состоит из системы формирования излучаемого сигнала, соединенной со световодом излучаемого сигнала, измерительной ячейки и системы согласования со световодом принимаемого сигнала.
В известном устройстве раздельное использование световодов и кабель-троса не позволяет устройству работать на глубинах свыше нескольких десятков метров. Подсоединение судовой части непосредственно к волокнам, опущенным в воду, не позволяет применять автоматические устройства для спуска кюветы в воду, например, лебедку, что позволило бы ускорить выполнение измерений.
Известен бортовой измерительный комплекс параметров воды с погружаемым модулем на оптоволоконной связи (патент на полезную модель RU №75042, МПК G01N 21/01, опубл. 20.07.2008 г.), содержащий излучатели и спектрометр с компьютером, выполненные в виде надводной части, а также погружаемый в воду посредством оптоволоконного кабель-троса модуль, внутри которого размещены оптические датчики флуоресценции, прозрачности, солености, давления, температуры и др. Сигналы датчиков об измеренных ими величинах передаются по оптоволоконному кабелю в блок регистрации и излучения, расположенный внутри катушки с наматываемым на нее оптоволоконным кабелем. Передача данных на компьютер осуществляется через токосъемники или через беспроводной канал связи.
Данное устройство является наиболее близким к заявляемому техническому решению и принимается в качестве прототипа.
В известном устройстве блок управления размещен внутри барабана лебедки, что подвергает электронные модуля возможному попаданию морской воды. Конструктивное размещение приемника оптического излучения внутри барабана лебедки, снижает качественные характеристики измерений из-за вибраций, вызываемых вращением барабана. Размещение оптико-электронного оборудования внутри барабана лебедки не позволяет заменить его на более лучшее, если оно имеет габариты, превышающие установочный объем, заданный размером барабана, таким образом, не позволяя повысить точность измерений.
В основу полезной модели положена задача создания бортового измерительного комплекса параметров воды, обеспечивающего работу с оптическим оборудованием различных габаритов, обладающим высокими качественными характеристиками измерения, при этом, обеспечивая оптимальные условия эксплуатации для надежной работы оптического оборудования и выполнение измерений параметров воды с высокой точностью.
Поставленная задача решается тем, что бортовой измерительный комплекс параметров воды состоит из надводной и погружаемой частей, соединенных друг с другом посредством погружаемой части кабель-троса, причем бортовая часть разделена по функциональному назначению и соединяется посредством бортовой части кабель-троса.
Надводная часть содержит блок генерации и приема излучения и персональный компьютер, при этом в надводной части между лебедкой и компьютером дополнительно размещен электронный блок, содержащий источники питания для привода лебедки и электронных датчиков погружаемого модуля, а так же преобразователь интерфейсов для связи с погружаемым модулем, который снабжен устройством для прокачивания воды через датчики параметров воды.
Кабель-трос намотан на барабан лебедки с электромеханическим приводом и обеспечивает передачу излучаемых и принимаемых оптических сигналов. Кабель-трос помещен в защитную оболочку в виде многослойной трубки и содержит электрические провода, при этом кабель-трос покрыт силовым продольным несущим элементом и разделен как минимум на две части: бортовую и погружаемую.
Барабан лебедки содержит токосъемники, предназначенные для передачи электрических сигналов, так же лебедка снабжена устройством для укладки погружаемой части кабель-троса. На барабане лебедки дополнительно установлены оптические вращающиеся соединители по числу волокон кабель-троса, передающие излучение из погружаемой части кабель-троса в бортовую часть кабель-троса.
Погружаемая часть выполнена в виде модуля, содержащего датчики параметров воды, и имеющего элементы защиты от фоновой засветки.
В качестве устройства для прокачивания воды использован насос.
Передача электрических сигналов может выполняться по беспроводному каналу связи.
Блок генерации и приема излучения выполнен из двух самостоятельных устройств.
Бортовой измерительный комплекс параметров воды поясняется чертежом, на котором приведена блок-схема заявляемого технического решения, где:
1 - барабан лебедки;
2 - погружаемый модуль;
3 - электронный блок;
4 - блок генерации и приема оптического излучения;
5 - бортовая часть кабель-троса;
6 - персональный компьютер;
7 - погружаемая часть кабель-троса;
8 - электромеханический привод лебедки;
9 - устройство для укладки кабель-троса;
10 - вращающиеся оптические соединители;
11 - токосъемники;
12 -оптические волокна погружаемой части кабель-троса;
13 - оптические волокна бортового части кабель-троса.
14 - электрические провода бортовой части кабель-троса;
15 - электрические провода погружаемой части кабель-троса.
Бортовой измерительный комплекс параметров воды работает следующим образом.
С компьютера 6 через электронный блок 3 задается вращение лебедки 1 с помощью электропривода 8, и выполняется спуск погружаемого модуля 2 посредством погружаемой части кабель-троса 7 в воду на заданную глубину.
Из электронного блока 3 по проводам 14 бортовой части кабель-троса 15, через токосъемники 11 и по проводам 15 погружаемой части кабель-троса 7 подается питание в погружаемый модуль 2.
Из блока 4 оптическое излучение подается в передающее оптическое волокно 13 бортовой части кабель-троса 5, затем, через один из вращающихся оптических соединителей 10 излучение поступает в передающее оптическое волокно 12 погружаемой части кабель-троса 7, а по нему поступает в погружаемый модуль 2.
Принятое оптическое излучение из погружаемого модуля 2, по приемному оптическому волокну 12 погружаемой части кабель-троса 7, через вращающийся оптический соединитель 10 передается в оптическое волокно 13 бортовой части кабель-троса 5 и затем поступает в блок 4.
Электрические сигналы с погружаемого модуля 2 по проводам 15 погружаемой части кабель-троса 7 через токосъемники 11 и электрические провода 14 бортовой части кабель-троса 5 передаются в электронный блок 3 и затем в компьютер 6 для обработки и сохранения результатов измерений.
В процессе измерения параметров воды выполняется прокачивание воды через модуль 2, при этом от внешней фоновой засветки погружаемый модуль имеет эффективную защиту, позволяющую проводить измерения на любой глубине, в том числе в приповерхностных водах при ярком солнечном свете.
В отличие от прототипа, заявляемое техническое решение не ограничивает выбор источников и приемников излучения габаритами барабана лебедки, что позволяет установить бортовое оборудование, например, в каюте судна. Кроме того, это позволяет улучшить условия эксплуатации, в частности предохранить оборудование от попадания морской воды и отрицательного воздействия вибраций лебедки. Размещение оборудования вне барабана лебедки позволяет использовать устройства с более высокими характеристиками, без ограничений по массогабаритным показателям.