Патент на изобретение №2339977

(54) СПОСОБ И СИСТЕМА ОПОВЕЩЕНИЯ О ВОЛНАХ ЦУНАМИ В ОКЕАНЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к организации мер безопасности объектов прибрежного базирования, расположенных в сейсмически активных районах, и может быть использовано для оповещения о волнах цунами. Сущность: регистрируют колебания давления, характерные для разрушительных цунами, и передают данные оповещения. При этом передача данных осуществляется после автоматического отсоединения блока радиопередатчика от донной станции при наступлении колебаний, характерных для разрушительных цунами, и всплытия его на водную поверхность. Система для осуществления способа выполнена в виде донной станции, состоящей из механически связанных друг с другом блока, регистрирующего колебания давления, и блока радиопередатчика. Причем блок, регистрирующий колебания давления, работает в ждущем режиме, реагируя на колебания, характерные для разрушительных цунами. Блок радиопередатчика выполнен отсоединяющимся от донной станции. Технический результат: упрощение способа и системы регистрации. 2 н. и 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к организации мер безопасности объектов прибрежного базирования, располагаемых в сейсмически активных районах океана, для России это Курилы и Камчатка, от угрозы со стороны океана в виде разрушительных волн цунами.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является известная служба оповещения о цунами, аналогичная DART в США со стороны Тихого океана, где для заблаговременного оповещения о цунами организована на постоянной основе регистрация волн цунами донными станциями в открытом глубоком океане. Основным элементом этой системы являются донные станции, которые представляют комплексные сооружения, состоящие из донного блока с регистратором колебаниий давления и поверхностного радиобуя для передачи данных через спутник, связанные между собой многокилометровым кабель-тросом, а также блоков контроля и управления. Станции постоянно регистрируют подводную обстановку и передают данные по радиоканалу на спутник.

Недостатком этих донных станций и системы в целом является их сложность в изготовлении, трудоемкость при постановке донных станций в океане, поддержании их в рабочем режиме, высокая стоимость изготовления донных станций и эксплуатации системы. Кроме того, многоэлементность системы, длительная работа в условиях помех в виде волнения, ветра, осадков, подергивания кабеля приводят к ненадежности системы, которая для выбранной схемы может компенсироваться только наращиванием количества донных станций в районе наблюдений.

Целью изобретения является существенное упрощение способа регистрации волн цунами и оповещения о них, упрощение конструкции донных станций, удешевление их изготовления и эксплуатации системы в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что, в отличие от известного способа с использованием донных станций, сложных в изготовлении и эксплуатации и ненадежных из-за многоэлементности конструкции, для обеспечения заблаговременного оповещения о цунами используются донные станции одноразового действия, оборудованные регистратором колебаний давления на частотах, характерных для волн цунами, и блоком с радиопередатчиком, отцепляющимся от донного блока станции при поступлении сигнала, превышающего определенный уровень, и всплывающим на водную поверхность для передачи данных через спутник.

Способ и система оповещения о наступлении волн цунами теоретически и экспериментально обоснованы. Каждый из признаков, включенных в формулу изобретения, необходим, а все вместе они достаточны для достижения поставленной цели.

Спецификой способа является автономная работа донных станций в ждущем режиме вдали от берегов на глубинах ложа океана 4-5 км с регистрацией волн давления на частотах в области 0,001-0,002 Гц. Исходя из механизма образования волн цунами (Ч.Дрейк и др. Океан сам по себе и для нас. М.: “Прогресс”, с.143-145), их высота на водной поверхности для представляющих опасность разрушительных волн цунами составляет несколько метров при длине волн более 100 м, что приводит к давлению на дне, превышающему существенно, до 1000 раз, естественный окружающий шум океана в указанной полосе частот (E.E.Gossard. Spectra of atmospheric scalas. J. Geoph. Res., 1960, v.65, N 10, 3339-3351).

Исходя из рассмотренных условий, донная станция должна быть малочувствительной и работать на дне океана в ждущем режиме в течение значительного времени – до 10 и более лет, характерных для интервалов возникновения волн. Станция должна состоять из двух блоков, механически связанных друг с другом и автономных по электропитанию: блок радиопередатчика и блок, регистрирующий колебания давления в указанной полосе частот, характерных для цунами, и служащий донным якорем станции. При регистрации колебаний, превышающих определенный уровень, характерный для разрушительных цунами, блок станции с радиопередатчиком должен автоматически отсоединяться от донной станции и всплывать на водную поверхность, после чего передавать через спутник радиосигнал оповещения о цунами и координаты станции. Оба блока затем прекращают свое существование, что экономически целесообразно, учитывая большой срок непрерывной работы станции.

Для обеспечения быстрого всплытия блока с радиопередатчиком, что важно для своевременного оповещения о цунами, он должен иметь достаточно большую подъемную силу, и материал его корпуса должен быть прозрачным для радиоволн. Учитывая то, что блок должен выдерживать давление воды на глубинах 4-5 км, оптимальным известным конструктивным решением для блока является стеклянная сфера, состоящая из двух полусфер. Такие глубоководные сферы диаметром 30 см уже давно применяются в океанологических работах в основном как элемент плавучести для глубоководной аппаратуры. Налажено их промышленное производство. Ожидаемое расчетное время всплытия такой сферы, оборудованной радиопередатчиком, составляет не более часа.

Формула изобретения

1. Способ оповещения о волне цунами в океане, включающий регистрацию колебаний давления и передачу данных оповещения о наступлении цунами, отличающийся тем, что регистрируются колебания, характерные для разрушительных цунами, а передача данных осуществляется после автоматического отсоединения блока радиопередатчика от донной станции при наступлении колебаний, характерных для разрушительных цунами, и всплытия его на водную поверхность.

2. Система оповещения для осуществления способа по п.1, выполненная в виде донной станции, состоящей из механически связанных друг с другом блока, регистрирующего колебания давления, и блока радиопередатчика, отличающаяся тем, что блок, регистрирующий колебания давления, служащий также донным якорем, работает в ждущем режиме, реагируя на колебания, характерные для разрушительных цунами, а блок радиопередатчика, автоматически отсоединяющийся от донной станции при наступлении колебаний, характерных для разрушительных цунами, всплывает на водную поверхность и осуществляет передачу данных.

3. Система оповещения по п.2, отличающаяся тем, что блок радиопередатчика выполнен в виде герметичной стеклянной сферы, прозрачной для радиоволн.