Патент на изобретение №2334333

(54) УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ПОДВОДНО-КАБЕЛЬНЫХ МАГИСТРАЛЕЙ СВЯЗИ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИМПУЛЬСА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике проводной связи. Устройство защиты содержит источник берегового питания, подводный кабель (ПК) с промежуточными подводными усилителями (ПУ) и элементами «Морской земли», а также элемент шунтирования внутреннего и внешнего проводника ПК по концам магистрали. Дополнительно введены элементы закорачивающих шлейфов, токовые реле, две последовательно соединенные цепочки в виде датчика команд и шифратора, а также последовательно соединенные цепочки из дешифратора и исполнительного механизма токового реле. В качестве датчиков команды используется магнитная антенна, расположенная на берегу. Каждая пара контактов токовых реле включена на входе и выходе ПУ, подвижный контакт каждой пары подключен к внутреннему проводнику ПК, а неподвижные контакты подключены соответственно к ПУ и закорачивающему шлейфу. В качестве датчика команд использована расположенная на берегу антенна. Наведенная на антенну электромагнитная волна опережает передний фронт ЭМИ, так как ПК заглублен в воду, а скорость распространения ЭМИ в воде около 10 раз ниже, чем в воздухе. Технический результат – повышение надежности работы ПКМС при воздействии на них ЭМИ. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для защиты подводно-кабельных магистралей связи (ПКМС) от электромагнитного импульса (ЭМИ).

Известна “Система подводно-кабельной связи” (Катанович А.А, Горшков В.В., патент РФ № 2003231 от 15.11.1993 г., кл. Н04В 11/00).

Система содержит кабель, подводные усилители (ПУ), береговые оконечные станции и источники электропитания.

Известно и устройство защиты ПКМС (Архангельский Г.А. и др. Подводные кабельные магистрали связи. М: Связь, 1971 г.)

ПКМС содержат, по крайней мере, один источник берегового питания, подводный кабель с N промежуточными ПУ и элементами “Морской земли” и др. элементы.

Защита ПКМС осуществляется путем применения газонаполненных защитных разрядников типа 456А и 458А.

Разрядники представляют собой электрические симметричные диоды с холодным катодом, проводящие токи в обоих направлениях.

Основными недостатками известных устройств для защиты ПКМС от ЭМИ являются их низкая эффективность, так как крутизна фронта импульса у них более 10 кВ/мкс. Известные устройства не успевают срабатывать, и ПКМС полностью выходят из строя.

Целью изобретения является повышение надежности работы ПКМС при воздействии на нее электромагнитных импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство защиты ПКМС от ЭМИ, содержащее, по крайней мере, один источник берегового питания, ПК с N промежуточными ПУ и элементами “Морской земли”, а также элемент шунтирования внутреннего и внешнего проводника по концам магистрали, дополнительно введены элементы закорачивающих шлейфов, включенных в разрыв внутреннего проводника ПК N токовых реле, каждое с двумя размыкающими контактами, две последовательно соединенные цепочки, выполненные в виде датчика команд и шифратора, которые включены по концам ПКМС, а N последовательно соединенных цепочек из дешифратора и исполнительного механизма токового реле, N из которых подключены к выходам ПУ, при этом каждая пара контактов токовых реле выполнена на входе и на выходе ПУ, причем подвижный контакт каждой пары подключен к внутреннему проводнику ПК, а неподвижные контакты подключены соответственно к ПУ и закорачивающему шлейфу. При этом закорачивающие шлейфы выполнены в виде электропроводных тел цилиндрической формы, охватывающих каждый ПУ, а датчик команд выполнен в виде приемника электромагнитных колебаний ЭМИ – датчик электрической и магнитной антенны, расположенный на берегу.

Блок-схема устройства защиты ПКМС от ЭМИ приведена на Фиг.1.

Она содержит:

1 – источник берегового питания;

2 – подводный кабель;

3 – промежуточные подводные усилители;

4, 5 – элементы “Морской земли”;

6 – шлейф;

7 – токовое реле с контактной группой 12, 13, 14;

8 – датчик команд;

9 – шифратор;

10 – дешифратор;

11 – исполнительный механизм (токового реле);

12 – подвижной контакт;

13, 14 – неподвижные контакты.

На Фиг.2 изображен шлейф 6 в виде сплошного цилиндрического тела из электропроводного материала, внутри которого размещены ПУ 3, реле 7 с контактными группами 12, 13, 14 и др. элементы.

Устройство защиты ПКМС от ЭМИ содержит, по крайней мере, один источник берегового питания 1, подводный кабель 2 с промежуточными подводными усилителями 3 и элементами “Морской земли” 4 и 5, закорачивающие шлейфы 6, подключаемые в разрыв внутреннего провода ПК 2, токовые реле 7 с нормально замкнутыми контактами 13, две последовательно соединенные цепочки, состоящие из датчика команд 8 и шифратора 9, которые подключены к концам ПКМС, а также последовательно соединенных цепочек их дешифратора 10 и исполнительного механизма токового реле 11.

Цепочки подключены к выходам подводных усилителей 3.

Каждая пара контактов токовых реле 7 включена на входе и выходе подводных усилителей 3, причем подвижный контакт 12 каждой пары подключен к внутренней жиле кабеля 2, а неподвижные контакты 13 и 14 подключены соответственно к ПУ 3 и закорачивающему шлейфу 6.

Рассмотрим принцип защиты ПКМС от ЭМИ.

В качестве датчиков команды 8 используется электрическая миниатюрная антенна, расположенная на берегу. Наведенная на антенну ЭМ волна опережает передний фронт ЭМИ, так как кабель заглублен в воду, а скорость распространения ЭМИ в воде примерно в 10 раз ниже, чем в воздухе, и, таким образом, ЭМ волна в заявленном устройстве использована как управляющий сигнал. После срабатывания датчика 8 шифратор 9 сформулирует команду, по которой дешифратор 10 приведет в действие исполнительный механизм 11 токовых реле 7, при этом подвижный контакт 12 контактной группы реле 7 займет положение 14. Наведенный ЭМИ в кабеле 2 мощный импульс тока будет распространяться по центральному проводнику кабеля, а так как он имеет большое сечение (несколько десятков кв. мм), то с большой вероятностью ПКМС не будет выведена из строя, ПУ 3 при этом не будут повреждены ЭМ импульсом. По окончании действия ЭМИ дешифратор 10 и исполнительный механизм 11 токового реле 7 переключат контакты группы в исходное рабочее состояние, т.е. контакты 12 и 13 будут электрически соединены. При каждом очередном ЭМИ коммутация повторяется.

Эффективность от использования такого предложения будет заключаться в повышении надежности и живучести ПКМС от преднамеренных и непреднамеренных ЭМИ.

Формула изобретения

1. Устройство защиты подводно-кабельных магистралей связи (ПКМС) от электромагнитного импульса, содержащее, по крайней мере, один источник берегового питания, подводный кабель (ПК) с N промежуточными подводными усилителями (ПУ) и элементами “Морской земли”, а также элемент шунтирования внутреннего и внешнего проводников ПК по концам магистрали, отличающееся тем, что дополнительно введены элементы закорачивающих шлейфов, включенных в разрыв внутреннего проводника подводного кабеля, N токовых реле с контактными группами, каждое с двумя размыкающими контактами, две последовательно соединенные цепочки, выполненные в виде датчика команд и шифратора, которые включены по концам ПКМС, а также N последовательно соединенных цепочек из дешифратора и исполнительного механизма токового реле, N из которых подключены к выходам ПУ, при этом каждая пара контактов токовых реле включена на входе и на выходе ПУ, причем подвижный контакт каждой пары подключен к внутреннему проводнику ПК, а неподвижные контакты подключены соответственно к ПУ и закорачивающему шлейфу.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что закорачивающие шлейфы выполнены в виде электропроводных тел цилиндрической формы, охватывающих каждый ПУ.

3. Устройство по п.1 отличающееся тем, что датчик команд выполнен в виде расположенной на берегу антенны, являющейся приемником электромагнитных колебаний электромагнитного импульса.

РИСУНКИ