Патент на изобретение №2361364

(54) СПОСОБ ДВУСТОРОННЕЙ СВЯЗИ С ПОДВОДНЫМ ОБЪЕКТОМ

(57) Реферат:

Способ может быть использован при организации двусторонней связи подводного объекта с другим подводным объектом, надводным, наземным или с воздушным объектами. Для связи используют корпус подводного объекта в качестве активного вибратора. Между носовой и кормовой точками подводного объекта устанавливают шунтирующую перемычку. Шунтирующая перемычка служит обмоткой согласующего трансформатора. В районе кормовой и носовой точек устанавливают трансформаторы. Эти трансформаторы подсоединяют к шунтирующей перемычке. Один из трансформаторов соединяют с входом радиоприемника, а другой – с входом радиопередатчика. Технический результат – существенное повышение технической надежности приема и посылки электромагнитных волн без ограничения маневренности подводного объекта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при организации двухсторонней связи погруженного в водную среду объекта, например подводной лодки, с подводным, надводным, наземным и воздушным объектами, в том числе при покрытии водной поверхности льдами.

Вопросы высококачественной связи подводного объекта с подводным, надводным, наземным и воздушным объектами были и остаются очень актуальными. Это связано с особенностями распространения электромагнитных волн в морской воде, которое находится в сильной спектральной зависимости от электрических параметров водной среды. Кроме того, для обеспечения электромагнитной доступности необходимо использовать сверхдлинноволновый диапазон длин радиоволн, а также необходимо использовать комбинированные системы для осуществления связи с подводным объектом. Все эти факторы существенно осложняют осуществление подводной связи высокого качества.

В аналогах, приведенных ниже, для приема электромагнитных волн, несущих информацию, используют горизонтальные антенны. Это обусловлено следующим. Наземные, надводные и воздушные объекты при передаче электромагнитных волн используют вертикальные антенны. При этом горизонтальная составляющая электрического поля, которое появляется при излучении, больше, чем при излучении с помощью горизонтальной антенны. Это обусловлено распространением электромагнитных волн вдоль поглощающей водной поверхности. Кроме этого вертикальная электрическая составляющая меняет свое значение скачком при переходе через плоскость раздела воздух – водная среда и становится значительно меньше горизонтальной составляющей, в то время как горизонтальная электрическая составляющая, в т.ч. и магнитная, при переходе плоскости раздела воздух – водная среда остается без изменения. Поэтому прием электромагнитных волн в водной среде производят на антенну горизонтальной поляризации или на магнитную антенну (В.Е.Кашпровский, Ф.А.Кузубов. Распространение средних радиоволн земным лучом. – М.: Связь, 1971, с.38, 107).

Известен способ двухсторонней связи с подводным объектом, в котором для приема и передачи сообщения с подводного объекта излучают акустическую волну в направлении заданного участка поверхности моря и в этот же тракт направляют информацию в виде модулированного сигнала электромагнитной волны, который принимает абонент в воздухе или через ретранслятор в воздухе на суше или на надводном объекте. При посылке сообщения на подводный объект используют способ электромагнитного облучения передающей антенной участка поверхности моря, озвученного акустической волной из глубины моря (Патент РФ 2134023, опубл. 27.07.99).

Недостатками известного способа являются ограничение функциональных возможностей системы связи поиском и поддержанием электромагнитного контакта в зоне освещенности приемо-передающих антенн воздушного объекта на поверхности, озвученной акустической волной из глубины моря, а также низкая техническая надежность, обусловленная зависимостью работы системы от возмущенности водной поверхности и использования воздушных ретрансляторов.

Известен способ связи объектов под водой, в котором формируют канал в жидкой среде посредством лазера и вдоль получившегося канала посылают информационный сигнал, в том числе и для двухсторонней связи (Патент РФ 2230436, опубл. 10.06.04).

Недостатками этого способа являются ограничение функциональных возможностей системы связи поиском и поддержанием электромагнитного контакта в ограниченной зоне при фиксировании относительно канала, а также применением электромагнитных волн оптического диапазона.

5, с.42-44).

Известна буксируемая низкочастотная подводная система, в которой обнаружение и связь с подводным объектом обеспечивают передачей и приемом сверхдлинноволновых сигналов при работе буксируемой за надводным объектом протяженной поверхностной антенной решетки (Заявка США 2004125701, опубл. 10.07.04).

Недостатками названной системы являются ограничение функциональных возможностей системы связи из-за ограничений маневрирования надводного объекта, а также ограниченный диапазон используемых частот.

9, с.52-57).

Недостатками этого способа являются ограничение функциональных возможностей системы связи, связанное с практической неосуществимостью передачи сигнала непосредственно с подводного объекта из-за технической невозможности используемой антенны для излучения больших мощностей, а также низкая техническая надежность из-за ограниченной живучести кабельной антенны, которая может использоваться только в интервале определенных скоростей подводного объекта и при ограничении маневренности.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ двухсторонней подводной электромагнитной радиосвязи, включающий передачу и прием радиосигналов с помощью радиостанций и антенн, выполненных в виде разнесенного кабеля с электродами на концах, расположенными на внешней поверхности корпуса подводного судна (Заявка Российской Федерации 2000131472, опубл. 10.01.03).

Недостатками прототипа являются необходимость делать проходные отверстия в корпусе подводного объекта для осуществления электрической связи антенн с радиостанциями, что приводит к ухудшению гидродинамических и эксплуатационных характеристик подводного объекта из-за дополнительных внешних конструкций, при этом апертура самих антенн существенно ограничивается.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей систем связи, устанавливаемых на подводных объектах, повышении технической надежности приема и передачи электромагнитных волн для двухсторонней связи с подводным, надводным, наземным и воздушным объектами, а также упрощении конструкций антенн и улучшении их эксплуатационных характеристик.

Для достижения названного технического результата в способе двухсторонней связи с подводным объектом, включающем прием и передачу электромагнитных волн с помощью радиостанции, содержащей имеющий выход радиопередатчик и имеющий вход радиоприемник, и антенны, в качестве активного электрического вибратора антенны используют проводящий корпус подводного объекта, устанавливают между наиболее удаленными точками подводного объекта в качестве обмотки согласующего трансформатора шунтирующую перемычку, в районе одной удаленной точки устанавливают трансформатор, подсоединяют его к шунтирующей перемычке и соединяют его с входом радиоприемника, в районе другой удаленной точки также устанавливают трансформатор, подсоединяют его к шунтирующей перемычке и соединяют его с выходом радиопередатчика, причем трансформаторы устанавливают от наиболее удаленных точек на расстоянии, обеспечивающем оптимальное согласование рабочих частот. В качестве наиболее удаленных точек используют носовую и кормовую точки.

Отличительными признаками предложенного способа являются следующие:

– использование проводящего корпуса подводного объекта в качестве активного электрического вибратора антенны;

– установление между наиболее удаленными точками подводного объекта шунтирующей перемычки в качестве обмотки согласующего трансформатора;

– установление в районах наиболее удаленных точек трансформаторов, подсоединение их к шунтирующей перемычке;

– соединение одного трансформатора с входом радиоприемника, другого трансформатора – с выходом радиопередатчика;

– установление трансформаторов от наиболее удаленных точек на расстоянии, обеспечивающем оптимальное согласование рабочих частот;

– использование в качестве наиболее удаленных точек носовой и кормовой точек. Это позволяет осуществлять надежную двухстороннюю подводную связь подводного объекта с другим подводным, надводным, наземным или воздушным объектами без ограничения маневренности подводного объекта.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, на котором изображен разрез подводного объекта.

На схеме показаны корпус 1 подводного объекта (ПО), выполняющий роль активного электрического вибратора, шунтирующая перемычка 2, соединяющая носовую точку 3 ПО и кормовую точку 4 ПО, трансформатор 5, связанный электрически с шунтирующей перемычкой 2 и соединенный с входом 6 радиоприемника 7, трансформатор 6, также связанный электрически с шунтирующей перемычкой 2 и соединенный с выходом 9 радиопередатчика 10.

Способ осуществляется следующим образом.

Корпус 1 подводного объекта (ПО) выполняет роль активного электрического вибратора антенны. Носовую точку 3 ПО и кормовую точку 4 ПО соединяют шунтирующей перемычкой 2. В качестве шунтирующей перемычки 2 используют проводник, заключенный в оболочку (не показана). Шунтирующую перемычку 2 используют в качестве обмотки согласующего трансформатора для связи с радиоприемником 7 и радиопередатчиком 10. Ближе к носовой точке 3 устанавливают трансформатор 5, электрически подсоединяют его к шунтирующей перемычке 2 и затем соединяют с входом 6 радиоприемника 7. Ближе к кормовой точке 4 ПО устанавливают трансформатор 8, электрически подсоединяют его к шунтирующей перемычке 2 и затем соединяют его с выходом 9 радиопередатчика 10. Причем расстояния установки трансформаторов от кормовой и носовой точек определяются оптимальным согласованием рабочих частот. Шунтирующая перемычка 2 обеспечивает электрическую развязку, связь и согласование электрического вибратора 1 с радиоприемником 7 и радиопередатчиком 10. Для передачи информации электрические колебания с выхода 9 радиопередатчика 10 поступают на трансформатор 8 и шунтирующую перемычку 2 и возбуждают электрический вибратор 1, при этом излучаются электромагнитные волны, несущие информацию. Эти электромагнитные волны принимает другой объект (подводный или надводный, или воздушный). Прием информации подводным объектом осуществляют следующим образом: при передаче с другого объекта электромагнитных волн, несущих информацию, на корпусе 1 подводного объекта наводится ЭДС, которая создает электромагнитные волны, которые далее через шунтирующую перемычку 2 и трансформатор 5 поступают на вход 6 радиоприемника 7.

Предложенный способ двухсторонней связи с подводным объектом позволяет коммутировать любые токи и напряжения, в т.ч. позволяет создавать излучение высокой мощности. Способ также позволяет производить передачу и прием из подводного положения, не снижая маневренности подводного объекта. Кроме того, способ очень прост, надежен в эксплуатации и мало зависит от возмущенности водной поверхности.

Формула изобретения

1. Способ двусторонней связи с подводным объектом, включающий прием и передачу электромагнитных волн с помощью радиостанции, включающей имеющий выход радиопередатчик и имеющий вход радиоприемник, и антенны, отличающийся тем, что в качестве активного электрического вибратора антенны используют проводящий корпус подводного объекта, устанавливают между наиболее удаленными точками подводного объекта в качестве обмотки согласующего трансформатора шунтирующую перемычку, в районе одной удаленной точки устанавливают трансформатор, подсоединяют его к шунтирующей перемычке и соединяют его с входом радиоприемника, в районе другой удаленной точки также устанавливают трансформатор, подсоединяют его к шунтирующей перемычке и соединяют его с выходом радиопередатчика, причем трансформаторы устанавливают от наиболее удаленных точек на расстоянии, обеспечивающем оптимальное согласование рабочих частот.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наиболее удаленных точек используют носовую и кормовую точки подводного объекта.

РИСУНКИ