×
20.01.2018
218.016.1d23

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство передачи информации с подводной лодки бесконтактным методом

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи сообщений с подводной лодки, находящейся в погруженном состоянии. Технический результат состоит в передаче сообщений с подводной лодки бесконтактным методом. Технический результат достигается за счет механического колебательного смещения поверхности воды под действием акустического излучения и считывания информации с поверхности воды радиолокационным приемником. 4 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для передачи сообщений с подводной лодки, находящейся в погруженном состоянии.

При проектировании кораблей и судов особое внимание уделяется разработке аварийно-спасательных устройств для оказания помощи аварийному кораблю и спасению его личного состава. К этим устройствам относятся и средства связи для подачи сигналов с аварийного корабля и связи с кораблем, оказывающими помощь: аварийный сигнальный буй с телефоном, аварийные буи и аварийная система сигнализации.

Известен сигнальный буй для определения местоположения потерпевшей аварийной подводной лодки [патент Франции №957735, кл. В64С 9/00, 1971 г.], а также выпускное информационное устройство, содержащее приборный контейнер, заглубляющий груз с устройством его отделения [патент РФ на ПМ №94537 от 27.05.2010 г.]. Известны и др. буи [патенты РФ на ПМ №141688 от 06.05.2014 г., №148908 от 19.11.2014 г., №142232 от 20.05.2014 г., №140980 от 16.04.2014 г.] Однако подобные буи, как правило, ограничивают маневренные возможности подводных лодок и демаскируют их [Соловьев В.И. и др. Связь на море. - Л.: изд. «Судостроение», 1978 г.].

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют в известных источниках информации, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности «новизна».

Результаты поиска известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного объекта, показали, что они не следуют явным образом из уровня техники. Из уровня техники также не выявлена известность передачи информации с ПЛ бесконтактным методом, предусматриваемым существенными признаками заявленного изобретения на достижение указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень»

Целью изобретения является передача сообщений с подводной лодки бесконтактным методом за счет считывания с поверхности воды радиолокационным приемником.

Поставленная цель достигается тем, что под водой на глубине h на днище подводной лодки расположен акустический излучатель fa, облучающий морскую поверхность снизу подводной лодки, а на рубке подводной лодки, в верхнем полупространстве, на расстоянии r от поверхности воды расположен приемопередатчик электромагнитного сигнала на рабочей частоте fe, при этом передача сообщений с подводной лодки в воздух осуществляется бесконтактным методом путем считывания с поверхности воды радиолокационным или оптическим приемником.

На фиг. 1 представлена схема размещения излучателей и приемника относительно границы раздела. Она содержит:

1 - точка расположения акустического излучателя;

2 - граница раздела воздух-вода;

3 - точка расположения приемопередатчика электромагнитного канала;

4 - корпус носителя акустического излучателя;

5 - АК акустический канал;

6 - ЭМ электромагнитный канал.

На схеме под водой на глубине h расположен акустический излучатель частоты fa, облучающий морскую поверхность снизу. В верхнем полупространстве, на расстоянии r от поверхности воды расположен приемопередатчик электромагнитного сигнала 7 на рабочей частоте fe.

В работе Шайдурова Г.Я. и др. О параметрической модуляции электромагнитной волны ультразвуком на границе раздела вода-воздух // Радиотехника и электроника. 1985. Вып. 11. С. 2136-2142, показано, что коэффициент модуляции фазы отраженной электромагнитной волной (ЭМВ) за счет механического колебательного смещения поверхности воды под действием акустического излучения с плотностью потока мощности I зависит от рабочих частот ЭМ и акустического канала как

где Ω - круговая частота акустических колебаний; I - интенсивность акустической волны.

Системное соотношение, связывающее все основные параметры канала, выводится из уравнения дальности для радиолокации. Мощность радиосигнала на входе приемника РЛС определяется в виде

где - PE - мощность на выходе антенны передатчика; r - расстояние от поверхности моря до приемника РЛС; АЕ - эффективная площадь приемопередающей антенны; - коэффициент направленности действия антенны РЛС; αE, αа - коэффициенты поглощения радиоволн в воздухе и акустического излучения в воде; σ - эффективная поверхность рассеивания поверхности моря с площадью SП, соответствующая «пятну» ультразвука на границе раздела вода-воздух.

Согласно [Шайдуров Г.Я. и др. Параметрической модуляции электромагнитной волны ультразвуком на границе раздела вода-воздух // Радиотехника и электроника. 1985. Вып. 11. С. 2136-2142] получим

где Ра - мощность акустического сигнала; Аа - эффективная площадь акустической антенны. Для случая зеркального отражения

где λЕ - длина ЭМВ.

Площадь акустического пятна на поверхности воды равна

где λа - длина акустической волны.

При подстановке (5) в (4) для зеркального отражения получим

а в случае диффузного отражения

σД=4SПR,

где R - коэффициент отражения от поверхности рассеивания.

С учетом (5) запишем

При подстановке (6) и (7) в (2) получим выражение для зеркального отражения

и для диффузионного отражения

где α=αЕа.

Введем соотношение (1), определяющее преимущество варианта зеркального отражения по сравнению с диффузным:

Например, при h=100 м, λa=0,1 м, λЕ=3⋅10-2 м, Аа=1 из (10) получим η=3,14⋅107. Проигрыш диффузного варианта можно существенно уменьшить путем повышения рабочей частоты РЛС. В этом смысле представляет интерес перенос спектра зондирующих сигналов в оптический диапазон. Так, для сине-зеленого цвета с длинной волны около 1 мкм при прочих равных условиях этот проигрыш уменьшится на 8 порядков.

На фиг. 2 приведены графики зависимости требуемой мощности акустического излучения от высоты полета летательного аппарата r и глубины погружения подводной лодки h (зеркальное отражение).

При заданном отношении сигнал/шум q необходимый уровень сигнала на выходе приемной антенны РЛС определяется как Pc=qPш, где из соотношения Больцмана для оценки уровня шума приемника используем известную формулу:

где k=1,38⋅10-23, Вт/(Гц⋅град); - температура шума приемника; Δƒ - полоса пропускания.

В этом случае из (8) и (9) имеем

Как видно из этих соотношений, высота полета борта РЛС в сильной мере зависит от отношения длины акустической и ЭМ волн, что может явиться управляющим фактором параметров канала, передачи информации. Из сравнения (12) и (13) также видно, что в случае диффузного отражения величина r существенно меньше зависит от глубины погружения подводной лодки h, что связано с увеличением размера акустического пятна на поверхности воды по мере роста глубины.

Количественные характеристики связи требуемой мощности акустического излучателя с высотой полета носителя РЛС и глубины погружения ПЛ приведены на фиг. 2 и 3. За основу расчетов приняты следующие данные: ρ=10; Δƒ=100 Гц; РЕ=100 Вт; λa=0,1 м; R=1; АЕ=1 м2; Аа=1 м2. Дополнительное увеличение энергетического потенциала требует учета рефракции акустических колебаний в слоях воды (коэффициент γ в (9), (10). Изменение угла визирования ЭМ луча Θ при пролете спутника над акустическим пятном также снижает эффективность системы.

На фиг. 4 приведены копии эпюр сигналов, полученные экспериментально на соленом озере с выхода приемника радиолокатора, работающего на частоте fЭ=10 ГГц. Рабочие частоты акустического излучателя, работавшего в телеграфном режиме, составляли 15 и 80 кГц. Глубина погружения акустического излучателя изменилась в пределах 0,9…3 м [Шайдуров Г.Я. и др. Параметрической модуляции электромагнитной волны ультразвуком на границе раздела вода-воздух // Радиотехника и электроника. 1985. Вып. 11. С. 2136-2142]. Электропроводность воды составляла σ=1,7 См/м. Цифрами на фиг. 4 отмечены различные сочетания акустических частот и глубина погружения, буквами: a - периоды включения акустического излучателя: b - периоды его выключения. Электромагнитный сигнал приемника снимался с выхода фазового детектора.

Как видно из эпюр, момент передачи единицы информации (момент включения акустического излучателя) четко отличается повышением уровня сигнала с выхода фазового детектора. Амплитуда модуляции сигнала шума обусловлена волнением поверхности воды.

Приведенные расчеты показывают возможность передачи сообщений с ПЛ в воздух бесконтактным методом, путем считывания с поверхности воды радиолокационным или оптическим приемником без использования радиобуя.

Устройство передачи информации с подводной лодки бесконтактным методом осуществляется за счет того, что под водой на глубине h на днище подводной лодки расположен акустический излучатель f, облучающий морскую поверхность снизу подводной лодки, а на рубке подводной лодки в верхнем полупространстве, на расстоянии r от поверхности воды расположен приемопередатчик электромагнитного сигнала на рабочей частоте f, при этом передача сообщений с подводной лодки в воздух производится бесконтактным методом путем считывания с поверхности воды радиолокационным или оптическим приемником.
Устройство передачи информации с подводной лодки бесконтактным методом
Устройство передачи информации с подводной лодки бесконтактным методом
Устройство передачи информации с подводной лодки бесконтактным методом
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 58 items.
10.04.2014
№216.012.b30d

Устройство для повышения пропускной способности асинхронных цифровых систем коммутации

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в способах объединения и коммутации дискретных сигналов телеграфного типа. Техническим результатом является увеличение пропускной способности асинхронных цифровых систем коммутации. Устройство для повышения пропускной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511553
Дата охранного документа: 10.04.2014
27.06.2014
№216.012.d541

Корабельный унифицированный комплекс связи

Изобретение относится к области радиосвязи, а именно к технике управления корабельным радиокомплексом, и может быть использовано для организации внешней и внутренней связи на кораблях, подводных лодках, судах и других подвижных объектах. Техническим результатом является расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002520371
Дата охранного документа: 27.06.2014
20.08.2014
№216.012.ec3b

Способ определения вероятности ошибки на бит по флуктуациям фазы информационных сигналов

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к технике радиосвязи, и может быть использовано в системах передачи данных. Техническим результатом является обеспечение непрерывной передачи полезной информации во всей выделенной частотной полосе, получение оценки вероятности ошибки на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526283
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.068c

Способ передачи информации с внутрисимвольной псевдослучайной перестройкой рабочей частоты

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных с повышенными требованиями к разведзащищенности и защите от организованных и непреднамеренных помех. Техническим результатом способа является повышение скорости передачи информации по сравнению с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533077
Дата охранного документа: 20.11.2014
27.12.2014
№216.013.161c

Способ определения затухания переменного электромагнитного поля в космическом пространстве

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения электрических параметров космического пространства. Способ заключается в том, что размещают в космическом пространстве зонд, представляющий собой плоский открытый конденсатор, затененный от солнечной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537084
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.01.2015
№216.013.1b6d

Способ увеличения дальности высокоскоростных открытых оптических каналов связи с подводными объектами

Настоящее изобретение относится к области оптической связи. Согласно способу используют лазерный луч, который состоит из импульсов длительностью не менее 1 нс, которые формируют из множества волн путем фазовой синхронизации и интерференции. Импульсы лазерного излучения длительностью 1 нс и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538449
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.02.2015
№216.013.2c93

Ключевой усилитель мощности

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к ключевым усилителям высокой частоты, и может быть использовано в радиопередатчиках. Технический результат изобретения заключается в улучшении линейности усиления ключевых усилителей мощности за счет существенного снижения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542879
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.02.2015
№216.013.2ca8

Способ установления синхронизации псевдослучайных последовательностей

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Технический результат - быстрое установление синхронизации псевдослучайных последовательностей при малой вероятности ложной синхронизации при наличии ошибок в принятой последовательности. Для этого из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542900
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.04.2015
№216.013.4097

Интегрированный комплекс связи надводного корабля

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для обеспечения корабельного руководства оперативно-тактической связью и связью взаимодействия. Технический результат состоит в повышении качества каналов передачи и приема информации, надежности и живучести комплекса. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548023
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.40a0

Способ оценивания отношения сигнал/шум при использовании сигналов с фазовой модуляцией

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в системах передачи данных для оценки качества канала связи. Способ оценивания отношения сигнал/шум (ОСШ) при использовании при передаче данных сигналов с фазовой модуляцией основывается на восстановлении плотности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548032
Дата охранного документа: 10.04.2015
Showing 11-20 of 110 items.
27.12.2014
№216.013.161c

Способ определения затухания переменного электромагнитного поля в космическом пространстве

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения электрических параметров космического пространства. Способ заключается в том, что размещают в космическом пространстве зонд, представляющий собой плоский открытый конденсатор, затененный от солнечной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002537084
Дата охранного документа: 27.12.2014
10.01.2015
№216.013.1b6d

Способ увеличения дальности высокоскоростных открытых оптических каналов связи с подводными объектами

Настоящее изобретение относится к области оптической связи. Согласно способу используют лазерный луч, который состоит из импульсов длительностью не менее 1 нс, которые формируют из множества волн путем фазовой синхронизации и интерференции. Импульсы лазерного излучения длительностью 1 нс и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538449
Дата охранного документа: 10.01.2015
27.02.2015
№216.013.2c93

Ключевой усилитель мощности

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к ключевым усилителям высокой частоты, и может быть использовано в радиопередатчиках. Технический результат изобретения заключается в улучшении линейности усиления ключевых усилителей мощности за счет существенного снижения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542879
Дата охранного документа: 27.02.2015
27.02.2015
№216.013.2ca8

Способ установления синхронизации псевдослучайных последовательностей

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системах передачи данных. Технический результат - быстрое установление синхронизации псевдослучайных последовательностей при малой вероятности ложной синхронизации при наличии ошибок в принятой последовательности. Для этого из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542900
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.04.2015
№216.013.4097

Интегрированный комплекс связи надводного корабля

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для обеспечения корабельного руководства оперативно-тактической связью и связью взаимодействия. Технический результат состоит в повышении качества каналов передачи и приема информации, надежности и живучести комплекса. Для этого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548023
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.40a0

Способ оценивания отношения сигнал/шум при использовании сигналов с фазовой модуляцией

Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано в системах передачи данных для оценки качества канала связи. Способ оценивания отношения сигнал/шум (ОСШ) при использовании при передаче данных сигналов с фазовой модуляцией основывается на восстановлении плотности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548032
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.05.2015
№216.013.4a6e

Широкополосный усилитель мощности коротковолнового диапазона

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в широкополосных радиопередатчиках. Технический результат заключается в преобразовании энергии высших гармоник в энергию постоянного тока и возвращении этой энергии источнику питания. В усилителе используют мостовую схему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550561
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4c93

Система открытой оптической связи

Изобретение относится к технике открытой оптической связи и может быть использовано для связи между абонентами находящихся в отсеках кораблей, судов, а также между кораблями и берегом. Технический результат состоит в повышении помехоустойчивости, надежности и увеличения дальности связи. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551117
Дата охранного документа: 20.05.2015
20.05.2015
№216.013.4d83

Способ передачи информации в сдв диапазоне

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи информации в СДВ диапазоне. Технический результат состоит в обеспечении связи с подводными объектами. Для этого передают информацию в СДВ диапазоне путем амплитудной модуляции несущей частоты коротковолнового передатчика...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551357
Дата охранного документа: 20.05.2015
20.07.2015
№216.013.6552

Дипольная антенна

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве антенны для излучения высокочастотного электромагнитного поля коротковолнового диапазона. Технический результат состоит в снижении потери энергии в ближней зоне излучения антенны на формирование поля в этой среде....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557485
Дата охранного документа: 20.07.2015
+ добавить свой РИД