Патент на изобретение №2375755

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РУБЕЖЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для защиты водозаборных сооружений. Технический результат изобретения – повышение чувствительности и достоверности обнаружения нарушения, снижение вероятности ложной тревоги. Чувствительный элемент выполнен в виде отрезков пьезоэлектрического кабеля с грузами на одном конце подвешенных с противоположного конца в точках крепления радиочастотного кабеля, с помощью согласующих устройств, через нагрузочный резистор, второй полюс источника питания соединен с экранирующей заземленной оплеткой коаксиального радиочастотного кабеля, соединения герметизированы. 1 ил.

Изобретение относится к области акустики и может быть использовано в прикладной гидроакустике – для защиты водозаборных сооружений атомных электростанций от проникновения диверсантов, а также в рыбной промышленности – для защиты водозаборных сооружений от проникновения биологических объектов, может быть использовано для охраны подступов к объектам, в частности предприятиям энергетического, химико-технологического, оборонного и других профилей со стороны рубежей в водной среде: в водоемах, вдоль берегов рек, в мелком море, бухтах и т.п.

Известно устройство обнаружения вторжения подводного объекта в контролируемую область, содержащее гидроакустический излучатель, отражатели, вдоль эллиптической поверхности, в фокусах которой расположены гидроакустический излучатель и гидроакустический приемник, причем последний выполнен с равномерной характеристикой направленности. В качестве гидроакустического излучателя используют передающую круговую антенну. Патент Российской Федерации 2150123, МПЖ: G01S 15/04, 2000 г.

Известно устройство, содержащее защитную металлическую сетку водозаборного сооружения, низкочастотный излучатель, детектор и анализатор низкочастотных сигналов. Патент Российской Федерации 2256196, МПК: G01S 15/04, G01S 15/96, 2005 г.

Оба устройства сложны и в исполнении, и в эксплуатации.

Для защиты водных рубежей известны устройства, реагирующие на разрыв сигнальной линии, на механические колебания, вызывающие деформацию чувствительных элементов сигнального заграждения, и бесконтактные устройства, содержащие набор акустических излучающих и приемных элементов, установленных, на дне и образующих барьерную линию рубежа. Координаты обнаруженных нарушителей относительно точек расположения приемников определяют по времени и направлению прихода эхо-сигналов от нарушителя к приемникам. Патент Франции 1583106, МПЖ: G08B 23/00, 1969. Патент США 5305286, МПК: G01S 15/04, 1994 г.

Известно устройство для охраны водных рубежей, содержащее сигнальное заграждение, выполненное в виде троса, протянутого над водой вдоль охраняемого рубежа и закрепленного на вертикальных опорах, на тросе подвешены шесты с грузами на концах в виде маятников, чувствительный элемент подключен к формирователю сигнала тревоги. Чувствительный элемент выполнен в виде коаксиального кабеля, содержащего внутренний и внешний проводники, разделенные изоляцией из фторопластовой ленты, внутренний проводник размещен в сердечнике из упругосжимаемого электропроводящего материала, фторопластовая лента намотана на внутренний проводник по спирали с положительным перекрытием, на внешнем проводнике концентрично расположена защитная оболочка, коаксиальный кабель проложен под тросом вдоль его оси и жестко соединен с каждым шестом. Патент СССР 1819024, МПК: G08B23/00, 2000 г. Прототип.

Недостатком прототипа является низкая чувствительность (позволяющая обнаружить нарушителя лишь при его непосредственном воздействии на устройство) и кратковременность акта обнаружения, что приводит к возможности прохождения нарушителем рубежа, особенно при действии сильных, длительных импульсных помех. Возможны и ложные тревоги при соприкосновении с устройством таких источников механического воздействия, как проплывающие затопленные предметы: бревна, бытовой мусор и т.п.

Данное изобретение устраняет указанные недостатки, имеет повышенную чувствительность, позволяющую обнаруживать не только прямое механическое воздействие нарушителя на барьер, но и его приближение заблаговременно, что увеличивает продолжительность сеанса поступления информации о нарушении и увеличивает вероятность обоснованного принятия решения о нарушении рубежа.

Технический результат изобретения – повышение надежности охраны, повышение чувствительности и достоверности обнаружения нарушения, снижение вероятности ложной тревоги.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для охраны водных рубежей, содержащем сигнальное заграждение в виде троса, протянутого над водой вдоль охраняемого рубежа и закрепленного на вертикальных опорах, коаксиальный радиочастотный кабель, закрепленный на тросе по всей его длине и соединенный своим центральным проводником через разделительный конденсатор с входом устройства формирования сигнала тревоги, и чувствительный элемент, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде отрезков пьезоэлектрического кабеля с грузами на одном конце, подвешенных с противоположных концов, в точках крепления коаксиального радиочастотного кабеля к тросу, отрезки пьезоэлектрического кабеля соединены с радиочастотным кабелем с помощью согласующих устройств, питаемых от общего источника питающего напряжения через нагрузочный резистор, включенный между выходом источника питающего напряжения и центральным проводником коаксиального радиочастотного кабеля, а второй полюс источника питающего напряжения соединен с экранирующей заземленной оплеткой коаксиального радиочастотного кабеля.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена структурная схема, где: 1 – трос, 2 – вертикальные опоры, 3 – отрезки пьезоэлектрического кабеля, 4 – водная среда, 5 – грузы, 6 – согласующее устройство, 7 – коаксиальный радиочастотный кабель, 8 – распорки, 9 – разделительный конденсатор, 10 – формирователь сигнала тревоги, 11 – нагрузочный резистор, 12 – источник питающего напряжения.

Коаксиальный радиочастотный кабель 7 закреплен на распорках 8 и соединен через разделительный конденсатор 9 с входом формирователя сигнала тревоги 10, а через нагрузочный резистор 11 с выходом источника напряжения питания 12 всех согласующих устройств 6, причем второй полюс источника напряжения питания Еп соединен с экранирующей заземленной оплеткой коаксиального радиочастотного кабеля 7.

Устройство работает следующим образом. Перемещение подводного объекта – потенциального нарушителя охраняемого рубежа в водной среде 4, возбуждает акустическую волну, распространяющуюся, в том числе, и в направлении охраняемого рубежа. На выходах отрезков пьезоэлектрического кабеля 3 возникают электрические сигналы, возрастающие по мере приближения нарушителя к рубежу до максимального значения при механическом контакте его как минимум с одним из отрезков пьезоэлектрического кабеля 3. Эти сигналы через согласующие устройства 6 поступают в коаксиальный радиочастотный кабель 7. Нагрузкой для всех согласующих устройств 6 является коаксиальный радиочастотный кабель 7 и нагрузочный резистор 11, включенный между выходом (центральным проводником) коаксиального радиочастотного кабеля 7 и клеммой источника питающего напряжения 12. Вторая клемма источника питающего напряжения 12 подключена к заземленной экранирующей оплетке коаксиального радиочастотного кабеля 7. На нагрузочном резисторе 11 возникает суммарное напряжение сигналов, возбуждаемых на выходах всех отрезков пьезоэлектрических кабелей 3. Фазовые сдвиги между выходными сигналами ближайших к месту действия нарушителя отрезков пьезоэлектрического кабеля 3 пренебрежимо малы, а уровни сигналов этих отрезков имеют наибольшую величину. Высокая чувствительность отрезков пьезоэлектрического кабеля 3 к акустическому давлению и эффект суммирования возбуждаемых в них сигналов на нагрузочном резисторе 11 обеспечивают повышение чувствительности устройства задолго до прямого соприкосновения нарушителя с элементами барьера. Увеличивается вероятность обоснованного принятия о решения о нарушении рубежа.

Напряжение сигнала, снимаемое с нагрузочного резистора 11 через разделительный конденсатор 9, поступает на вход формирователя сигнала тревоги 10, сигнал тревоги формируют по результатам анализа спектральной и временной изменчивости сигнала, поступающего на вход формирователя сигнала тревоги 10, в качестве которого использован персональный компьютер или сигнальный процессор, или звуковые элементы.

Высокая чувствительность устройства позволяет увеличить расстояние между соседними отрезками пьезоэлектрического кабеля по сравнению с расстоянием между шестами прототипа не менее чем в пять раз, что существенно упрощает его конструкцию и эксплуатацию.

Формула изобретения

Устройство для охраны водных рубежей, содержащее сигнальное заграждение в виде троса, протянутого над водой вдоль охраняемого рубежа и закрепленного на вертикальных опорах, коаксиальный радиочастотный кабель, закрепленный на тросе по всей его длине и соединенный своим центральным проводником через разделительный конденсатор с входом устройства формирования сигнала тревоги, и чувствительный элемент, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде отрезков пьезоэлектрического кабеля с грузами на одном конце, подвешенных с противоположных концов, в точках крепления коаксиального радиочастотного кабеля к тросу, отрезки пьезоэлектрического кабеля соединены с радиочастотным кабелем с помощью согласующих устройств, питаемых от общего источника питающего напряжения через нагрузочный резистор, включенный между выходом источника питающего напряжения и центральным проводником коаксиального радиочастотного кабеля, а второй полюс источника питающего напряжения соединен с экранирующей заземленной оплеткой коаксиального радиочастотного кабеля.

РИСУНКИ