Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Способы подводной связи. Портативные средства г/а связи. Кабельные средства подводной связи
Эффективное выполнение различных подводно-технических и иссле-довательских работ, обеспечения жизнедеятельности и безопасности, улучше-ние условий труда человека под водой нуждается в создании современного специализированного снаряжения и техники к которым относятся и различного типа системы и средства звукоподводной связи (ЗПС).
В настоящее время за рубежом выпускается множество образцов станций ЗПС, предназначенных как для спортсменов-подводников, так и для водолазов-профессионалов. В большинстве этих станций используется амплитудная модуляция (АМ) сигнала с излучением одной, обычно верхней, боковой полосы частот. В обычном АМ - сигнале обе боковые полосы несут одинаковую информацию, а несущая частота, на передачу которой расходуется основная часть энергии, вообще не несет никакой полезной информации.
Переход на связь с одной полосой дает значительный энергетический выигрыш и существенно уменьшает ширину спектра сигнала без потерь информации. Этим объясняется широкое использование этих сигналов в системах ЗПС. Этот способ передачи достаточно простой, схемотехника хорошо отработана и не вызывает значительных проблем при ее реализации.
Сигнал, что снимается из микрофона (ларингофона), усиливается и ограничивается в полосе 250-3000 Гц. Существует несколько способов переключения тракта из режима приема в режим передачи (излучение) и обратно. Самый простой и менее удобный - ручной способ переключения, когда водолаз должен использовать специальный рычаг (элемент управления). При этом одна из рук водолаза должна быть свободной, однако возможно, что водолаз забудет осуществить нужное переключение или выполнит его несвоевременно. Все приборы ручного переключения, как правило, работают в режиме «самовозврата» - автоматически возвращаются в исходное положение - «прием», после того как рука будет снята с органа управления.
Для устранения недостатков, свойственных ручному переключению режимов, создаются устройства, управляемые голосом (VOX) - с появлением любого речевого сигнала аппаратура автоматически переключается в режим излучения. Обратное переключение (возврат в режим приема) происходит автоматически после наступления молчания. Однако такие системы в своем простейшем виде достаточно несовершенные, поскольку возможны неверные их срабатывания, которые вызваны различными помехами (например шумом из-за дыхания водолаза). Поэтому в усовершенствованных приборах применя-ются специальные схемы защиты от помех.
Станции с АМ имеют невысокую защищенность от гидроакустических (г/а) помех, которые возникают при распространении звука в воде (многолу-чевость, реверберационные помехи, и т.д.). Более высокую разборчивость речи и помехоустойчивость обеспечивают тракты связи с частотной модуляцией (ЧМ) несущей.
По схеме АМ SSB (одна полоса) создана система ЗПС «DIVERCOM» (США), которая имеет станцию водолаза того же наименования и поверхностную (судовую) станцию «SHEEPCOM». При работе в телефонном режиме используется SSB АМ - сигнал с излучением верхней боковой полосы. Как несущая применяется низкая частота в 8,0875 кГц. Полоса пропускания по низкой частоте (НЧ) составляет 300-3000 Гц. Кроме сигналов связи может излучаться тональный сигнал частотой 1000 Гц, используемый как приводной и служит для указания местонахождения водолаза.
Сигнал на такой частоте может прослушиваться другим водолазом без применения специальных приборов прослушивания. Акустическая мощность излучения при телефонной связи - 180 мВт, в приводном режиме - 270 мВт; дальность действия соответственно 900 и 2700м. На корпусе станции установ-лены 2 переключателя: режима работы (прием-передача с самовозвратом в режим приема) и громкости прослушивания (3 положения: выключено - малая громкость - большая громкость). Оба переключателя магнитные, без отверстия в корпусе. Аккумуляторная батарея обеспечивает работу станции в течение 8 часов. Максимальная рабочая глубина 180 м.
Водолазы ВМС США применяют станции ЗПС серии AN/PQC. Одним из образцов этой серии является станция AN/PQC - 4, служащая для водолазов, использующих дыхательный аппарат (ДА) замкнутого цикла и с открытой схемой дыхания. В состав комплекта кроме самой станции и аккумуляторных батарей входит кассетный магнитофон. Аппаратура может работать в 6 режимах, выбираемых водолазом посредством переключателя:
1. Ненаправленная дальняя (1800-2000м) телефонная связь на стан-дартной рабочей частоте 8,0875 кГц с формированием SSB сигнала; может использоваться для связи с водолазами и судами, имеющими стандартную аппаратуру связи;
2. Ненаправленная телефонная ближняя связь в диапазоне 36-39 кГц (присутствует более сильное затухание акустических колебаний, но меньший уровень помех);
3. Кабельная связь при совместной работе 2-х и больше водолазов и длине кабеля 3 м;
4. Прием и пеленгование приводных сигналов в широком диапазоне частот;
5. Режим автоматического излучения приводных импульсных сигналов, в то же время может работать связь;
6. Зарядка аккумуляторов от внешнего источника, который подключа-ется к специальному соединителю.
Кассетный магнитофон, входящий в комплект, автоматически включа-ется на запись в начале передачи при подаче водолазом голоса или при приеме достаточно громкого сигнала и позволяет вести запись в течение 1 часа. Аккумуляторная батарея обеспечивает работу станции в режиме приема в течение 30 часов, в режиме излучения непрерывного сигнала - 1 час.
В подводно-технических отрядах и подводных подразделениях многих морских стран мира широкое внедрение нашли станции ЗПС: ERUS-27 (Франция); GREYSBI (Великобритания); CD-1 (Япония); «DIVECOMM», АN/PQC-1, МAGNACOM SW-1000-SC, AQUACOM SSB-2001, SSB-2010, SSB-1001В, SSB-1000S, BUDDY PHONE, NEPTUNE SYSTEM (США). Наиболее современная заграничная аппаратура ЗПС – «DIVECOMM, «AQUACOM», BUDDY PHONE, NEPTUNE SYSTEM и МAGNACOM SW-1000-SC» (США), которые в зависимости от применения, имеют различную комплектацию (надводная и водолазная станции, полнолицевые маски, источники питания, зарядные устройства).
Комплект аппаратуры «AQUACOM» вмещает - водолазную станцию SSB-2001, микрофонно-телефонную гарнитуру (МТГ) станции SSB-2001, которая конструктивно адаптирована только под полнолицевую маску AGA MK11 фирмы INTERSPIRO (Швеция), аккумуляторную батарею RB-10А для станции SSB-2001, станцию ЗПС руководителя спусков SТХ-100.
Водолазная станция г/а телефонной связи «AQUACOM» с цифровой обработкой сигнала создана для профессионального использования в жестких гидрологических условиях, при высоком уровне помех естественного и искусственного происхождения. За счет использования цифровой обработки сигнала помехоустойчивость станции, сравнительно с супергетеродинными аналогами, выросла более чем в 2 раза, что сразу улучшило качество связи. Новейшая система цифровой обработки сигналов, модульный принцип построения конструкции, возможность использования в качестве поверх-ностной станции позволяют иметь высокую эффективность и надежность этих станций.
SSB-1001B наиболее развитая и насыщенная современной электроникой станция ЗПС, предназначенная для флота и водолазов специального назна-чения. Она построена на базе микропроцессора и представляет собой АМ SSB приемник – передатчик. Особенности - 8 каналов, VOX- активизация режима передачи, а также обычный переключатель режимов, регуляторы громкости телефонов, 5 Вт акустической мощности. Уникальная особенность - «Речевое Меню». При двойном нажатии на рычаг «передача» активизируется синте-затор речи, который дает возможность выбирать «на слух» установки и изменять их. Водолаз может полностью регулировать и изменять режимы работы SSB-1001B. Конструктивно SSB-1001В является электронным блоком в герметическом корпусе, что крепится посредством зажима на водолазном снаряжении в районе груди водолаза. Приемопередатчик находится на верхней части блока, а к его нижней части замком присоединяется отсек с источником питания с 8-ю элементами. Могут использоваться никель-кадмиевые (NiCd) или нікель-металгидридные (NiMН) аккумуляторные батареи.
Водолазная станция «AQUACOM» модели SSB-2001 представляет собой приемник - передатчик, обеспечивая телефонную симплексную связь в ультразвуковом акустическом диапазоне частот, между водолазом и водолазом, или водолазом и руководителем спуска. Для перевода станции в режим передачи возможно применение режима ручной манипуляции, когда используется тангента, совмещенная с малым блоком микрофона, или приме-нение VOX - режима управления, когда станция реагирует на определенный уровень акустического сигнала, предварительно индивидуально подобранным.
Станция автоматически активируется при погружении в воду, и постоянно находится в режиме приема. В процессе эксплуатации также возможно оперативно отрегулировать устранение шумов, уровень громкости в головных телефонах МТГ, уровень громкости самопрослушивания в режиме передачи. Высокое качество связи обеспечивают герметичные МТГ водолаза.
Безопасность эксплуатации обеспечивается применением герметичных разъемов между МТГ водолаза и станцией. Заряд аккумуляторных батарей производится без нарушения герметичности, что обеспечивается уплотнением. Задержка отключения питания позволяет осуществлять настройку и проверку дееспособности станции на поверхности. Светодиодный индикатор, расположенный на верхней стороне станции, сигнализирует о включении питания (используется и как индикатор разряда батареи). Водолазная станция легко превращается в малогабаритную поверхностную станцию. Характери-тики станции приведены в Таблице 1.
Aquacom SSB-2010 - «младший аналог» станции SSB-1001B и имеет в отличие от последней меньшую мощность и 4 канала приема/передачи сигнала предназначена для спортсменов-подводников, водолазов-исследователей, спасателей, общий вид приведен на Рис.1.
Таблица 1
|
Номинальный радиус действия, м |
1000 при спокойном море (штили); 200 – при волнении 6 баллов |
|
Рабочая глубина, м |
До 120 |
|
Диапазон частот |
Ультразвуковой |
|
Тип модуляции сигнала |
верхняя боковая частота |
|
Несущая частота, кГц |
32,768 |
|
Воспроизводимый частотный диапазон, Гц |
300-4000 |
|
Диапазон автоматической регуляции уровня сигнала, дБ |
120 |
|
Антенна |
пьезоэлектрический цилиндровый преобразователь |
|
Источник питания |
8 алкалиновых батарей АА или комплект NiCad батарей |
|
Герметичный разъем |
OTS типа, с золоченными контактами |
|
Корпус |
формируемый стеклопластик |
|
Габаритные размеры |
7,60" х 3,55" х 1,80" |
Переключение из режима прием в режим излучения осуществляется VOX – режимом, или посредством ручного переключателя. Масса, габариты и остальные характеристики аналогичные станции SSB-1001B. Обе станции имеют кабель с герметичным соединителем для подключения МТГ к различ-ным типам полнолицевых масок. SSB-2010 имеет возможность подавлять шумы. Источником питания является 8 щелочных батарей типа AA. Мощность излучения - 2 Вт. Дальность действия 400 ярдов (~360м). Она может быть дополнена модулем Aquacom SSB-2001, представляющим собой многока-нальный г/а приемопередатчик. Встроен-ный DSP обеспечивает высокую разборчи-вость вещания.
Процессор – синтезатор речи и специ-альные микросхемы дают возможность управления аппаратурой путем голосового меню: регуляция уровня громкости в
Рис. 1 телефонах, режимом прием - передача, устранение шумов.
Фирмой OTS выпускаются МТГ для распространенных полнолицевых масок - AGA МКII, EXO-26, TSM, и т.д. Посредством кнопки в микрофонном узле гарнитуры осуществляется переключение каналов приема и управления режимами работы станции. Особенностью этих МТГ является использование широкополосных микрофонов и разгруженных от действия гидростатического давления телефонов. Это позволило расширить полосу воспроизводимых частот до 300-4000 Гц и существенно улучшить качество связи. Наилучшее качество связи достигается в маске ЕХО-26. Технические данные и параметры некоторых заграничных станций ЗПС для водолазов и подводных пловцов приведены в Таблице 2.
Системы ЗПС фирмы DIVECOMM работают на ультразвуковых частотах и применяются для - спасательных отрядов; профессиональных водолазных служб; специального назначения; опытных пловцов-подводников; инструкторов подводного плавания; водолазов и пловцов, которые занимаются профессиональной деятельностью: фотороботами, поисковыми действиями и т.д.; любителей подводного туризма (серии DC050-DR101, DC100, DC1000). Эти средства имеют многостороннюю связь - слышат всех и передают всем приемопередатчикам, что работают в пределах радиуса действия на тех же частотах.
Таблица 2
|
Название, |
Рабочая частота, кГц |
Дальность действия, м |
Рабочая глубина м |
Время работы час |
Масса на воздухе/ в воде, кг |
|
AN/PQC-1, США |
8,0875 |
до 2000 |
- |
6 |
- |
|
DIVECOMМ, США |
8,0875; 32,768 |
900-2000 |
100 |
4-12 |
2,2 (0,8) |
|
AQUASONICS, США |
42 |
500 |
200 |
- |
- |
|
ERUS-2, Франция |
- |
400-600 |
60 |
3.9 |
3,0 |
|
GREYSBY, Великобритания |
8,0875 |
500 |
90 |
2.0 |
- |
|
SD-1, Япония |
52 |
500 |
250 |
- |
2 (1) |
|
NEPTUNE SYSTEM |
32,768 |
200 |
40 |
8 |
0,3.1,8 |
|
МAGNACOM SW-1000-SC, США |
28,5; 32,768 |
100-6000 |
300 |
4-14 |
- |
Применение супергетеродинной технологии обеспечивает прием и передачу сигнала повышенной точности и без искажений. Специальные фильтры и высокоточный контроль позволяют получать чистую за звучанием и хорошо различимую речь. Качество передаваемой информации не поддается влиянию шумов, ехо-эффекта, не зависит от расстояния и имеющихся препят-ствий на пути передачи сигнала. Возможность работы и передачи сигнала в 2-х уровнях одного диапазона частот (нижнего и верхнего), позволяет избрать один из уровней для того, чтобы не мешать в частотном диапазоне группам водолазов, работающих в том же районе. Технические характеристики станции приведены в Таблице 3.
Малогабаритная станция г/а телефонной связи BUDDY PHONE (рис. 2) создана для водолазов, которым габариты снаряжения, важны как и качество связи та простота эксплуатации. Она - стандартный элемент снаряжения поисково-спасательных подразделений, и спортсменов – аквалангистов. Станция BUDDY PHONE модели XT-100 - является приемником – передат-чиком, обеспечивая г/а телефонную симплексную связь между водолазом и водолазом или водолазом и руководителем спуска.
Таблица 3
|
Система |
ультразвуковая, супергетородинная с двойным частотным диапазоном передачи сигнала |
|
Частота кГц |
32,768 |
|
Дальность приема, км |
2 – для профессиональных работ и 1 – для любительского использования. |
|
Рабочая глубина, м |
до 100 |
|
Время работы с одною зарядкой батарей, час. |
4-12 в зависимости от типа батарей |
|
Типы включения передачи сигнала: |
1. VOX (Voice Activated Transmission) - голосом, 2. РТТ (Push –То -Talk) – нажать, чтобы говорить. |
|
Автоматическое включение/ выключение при входе и выходе из воды. |
|
|
Может использоваться с полно- лицевыми масками: |
FМ-мк2-AGA MK-II Mask, FM-26 - EXO-26 Mask, HO AGA - AGA МК-II Low Pressure Regulator Hose, FM-TEC - SR-100 Technisub Full Face Mask. |
Эта станция автоматически активируется при погружении в воду, и постоянно находится в
режиме приема.
Рис. 2
Для перевода станции в режим передачи используется тангента, совмещенная с блоком микрофона и расположенная на обтюраторе. Высокое качество связи обеспечивает встроенная герметичная МТГ водолаза, состо-ящая из преобразователей пъезокерамического типа. Их конструкции выпол-нены с компенсацией влияния гидростатического давления, что гарантирует сохранение оптимального частотного диапазона как воспроизводимой, так и передаваемой речи. Модель XT-100 состоит из электронного модуля, в котором, кроме электроники, содержится герметичный отсек источника питания, антенна станции связи, головной телефон, контакты водоактивации станции и силиконового обтюратора ротовой полости НМ-2 со встроенным герметичным микрофоном с тангентою.
Электронный модуль фиксируется на главном ремне крепления обтюратора НМ-2, который сообщается с любым дыхательным автоматом, после изъятия загубника. Водолазная станция BUDDY PHONE модели МК II - это модификация модели XT-100 для эксплуатации с полно-лицевой маской типа AGA МК II.
Комплект (станция и маска) носит наименование MKII BUDS. Ротоносовой обтюратор маски наилучше подходит для установки специально созданного высококачественного водозащитного широкополосного электро-динамического микрофона. В лицевой части маски размещен специальный порт, крепящий микрофон в оптимальной зоне, которая позволяет обеспечить наиболее четкую передачу.
Станция крепится на боковой стороне полнолицевой маски. Комплект MKII BUDS поставляется со стандартным силиконовым вариантом полно-лицевой маски AGA МК II.
Станция BUDDY РНОNЕ модели RX-100 - исключительно приемное устройство, созданная для использования с любым стандартным легководолаз-ным снаряжением, размещенная на ремне полумаски или полнолицевой маски в области уха. Она позволяет прослушивать все переговоры от систем связи Buddy Phone или Aquacоm в зоне приема. Технические характеристики станции приведено в Таблице 4.
Станция Buddy Phone STX-100 является единственной в мире поверхностной многоканальной станцией г/а телефонной связи, и может использоваться как с большинством станций ЗПС различных фирм произво-дителей, так и со всеми станциями серий Buddy Phone или Aquacom в зоне приема.
Таблица 4
|
Рабочая глубина, м |
42 |
|
Номинальный радиус действия, м |
50-500 в зависимости от волнения моря и уровня помех |
|
Диапазон частот |
Ультразвуковой |
|
Тип модуляции сигнала |
верхняя боковая частота |
|
Несущая частота, кГц |
32,768 |
|
Воспроизводимый диапазон частот, Гц |
300-3000 |
|
Диапазон автоматической регуляции уровня сигнала, дБ |
80 |
|
Головной телефон |
пъезокерамический с компенсатором по гидростатическому давлению |
|
Микрофон XT-100 |
Пъезокерамический |
|
MK-II |
Электродинамический |
|
Антенна |
пьезоэлектрический цилиндровый преобразователь |
|
Тип источника питания |
алкалиновая батарея 9V типу «Крона», Ni-Cad 9,6 V высокоэнергоемкий аккумулятор OTS, номер RBN-9 |
|
Автономность источника питания, при условии 10% времени на передачу, время. |
8-10 |
|
Вес в воздухе, г |
XT-100 – 370, RX-100 – 200 MKII – 230 |
Она обеспечивает телефонную симплексную связь в ультразвуковом акустическом диапазоне частот, между руководителем спуска и водолазом, и, водолазом и руководителем спуска, также может быть использована для связи с аналогичной поверхностной станцией.
Станция автоматически активируется при подключении кабеля антенны, и постоянно находится в режиме приема. Для переключается ее в режим передачи используется тангента, которая расположена на выносном микро-фоне. Высокое качество связи обеспечивает встроенный мощный широко-полосной громкоговоритель. Дополнительно станция комплектуется голов-ными телефонами оператора. Она выполнена в водозащитном боксе. На панели управления станции имеются ручки регуляторов громкости и подавления шумов, переключатель частотных каналов связи. Станция обору-дована соединителями для подключения внешнего источника питания и аппаратуры звукозаписи, выносного микрофона и главных телефонов оператора, кабеля погружаемой антенны.
Приведенные заграничные средства ЗПС для водолазов работают вместе с полнолицевыми масками типов: AGA, MK, TSM, FM-MK2, EXO. Маска ЕХО-26 предназначена для работы с водолазным автономным ДА, но может применяться с аппаратами, имеющими подачу газа с поверхности. Маска защищает глаза, нос и рот, обеспечивая нормальную связь водолазов через переговорное устройство, которое подключено к коммуникационной системе. Маска отличается легким весом, исключает хроническую усталость и двига-тельную активность шейных мышц при длительном использовании.
Маска обеспечена широким иллюминатором с автоматическим устранением образования конденсата на его линзе и коммуникационным модулем. Конструкция маски упрощает ее техническое обслуживание. Термический регулятор ЕХО (дыхательный автомат) специально создан для водолазной маски и отличается низким сопротивлением дыханию и тепловой регенерацией для сохранения тепла дыхательного воздуха. Каска маски обеспечивает тепловую защиту головы водолаза, что имеет важное значение при работе под водой. Маска ЕХО-26 выпускается в 3-х модификациях, но основной является маска без коммуникаций. Модульная конструкция позво-ляет легко подключать к маске необходимые средства связи. Две другие модификации отличаются типом смонтированных на них МТГ.
Фирмой OCEAN REFF создана новейшая объединенная система г/а связи с маской/регулятором NEPTUNE SYSTEM (рис. 3). С GSM (Глобальная система подводных сообщений) ультразвуковыми приемниками – передатчи-ками совместно с приемником M101A и поверхностными модулями M103 и M105 создан стандарт подводной связи, которая является единственной, простой в использовании и надежной. Ее применяют для – любительских погружений, исследований, тренировки, обеспечения (облегчения) работы тренеров и водолазов – инструкторов в их работе, а также для коммерческого и научного использования.
GSM - Модуль приемопередатчика может быть присоединен к полнолицевой маске NEPTUNE II благодаря стандартному соединению. Он автома-тически активируется и включается в режим передачи при нажатии кнопки, подключенной к маске. Возможна связь с другим модулем GSM или М101А в воде или с другими модулями ЗПЗ, что работают на такой же частоте (32,768 кГц) а также с поверхностными модулями M103 и M105.
Рис. 3
GSM реализован благодаря современной электронной технологии уль-тразвуковой передачи в совокупности с тщательным изучением акустических особенностей полнолицевой маски. Это отфильтровывает «загрязненные частоты - что не несут информации», которые генерируются фоновыми шумами (пузыри воздуха и вибрации маски), усилить сигнал и модуляцию в равной пропорции. GSM использует нормальные щелочные батареи (9В) и динамичный микрофон «HotMic» с высокими акустическими характеристи-ками.
M-101А - модуль приемника может быть вмонтирован в обычную или полнолицевую маску. Это моноблочная надежная и легкая конструкция, модуль имеет автоматическую активацию, контроль состояния батареи и генерацию предостерегающего звукового сигнала при напряжении батареи ниже 7В. M-103 - поверхностный модуль приемопередатчика, состоящий из подводного приемника - передатчика с антенной на кабеле. Этот модуль можно повесить на стандартный пояс, является компактным и легким, использует МТГ.
Особенности работы с этими модулями - для того, чтобы говорить под водой следует говорить медленно, четко произнося слова; быть кратким; говорить медленно выдыхая; направлять пузыри из регулятора в сторону, противоположной GSM (путем поворота крышки клапана выдоха). Воздушные пузыри являются фильтром для ультразвуковых колебаний.
M-105 – является поверхностным модулем приемопередатчика с внутренним громкоговорителем. Модуль питается от 8 щелочных батарей по 1,5В или от внешнего источника 12В. Передача осуществляется посредством микрофона, статический уровень (шумоподавление) является регулируемым (вкл/выкл) для уменьшения окружающих помех или для увеличения рабочей дистанции (микрофона). Комплект вмещает регулятор громкости и ABS ударостойкий корпус.
NEPTUNE II полнолицевая маска создана для подводного применения, использует 2 регулятора и систему связи (пловец-пловец, пловец-поверх-ность). Она может использовать нормальные регуляторы, лучше с регуляцией потока, но не может - с перенасыщением. Универсальное соединение с DIN резьбой, позволяет подключать к маске большинство распространенных регуляторов. Применена полимерная (с пропиткой, проникновением) защита, которая позволяет использовать маску даже в экстремальных условиях – она имеет вечную гарантию. Для повышения комфортности вес маски ограничен -600 г. Рабочая дистанция может быть сильно уменьшена в результате наличия помех, воздушных пузырьков.
Маска NEPTUNE II имеет характеристики, которые делают ее уникаль-ной, а именно:
- изменчивость (гибкость формы) - она имеет одну из наивысших степеней защиты, реализованных в полнолицевой маске. Это достигается благодаря специальному лицевому уплотнению с профилем типа «пружина». Этот эффект достигается благодаря особенной комбинации секции типа «двойное S» и внутреннего поддерживающего полотна. Это позволяет маске легко «плавать» на лице. Благодаря такой способности к адаптации, один размер может подходить до 80% лиц;
- обзорное стекло и относительное поле зрения - обзорное стекло полностью изготовлено из прозрачного поликарбоната с силоксановой резиной, что увеличивает стойкость к химическим веществам и растрескиванию. Коэффициент световой прозрачности стекла - 92%. Угловое поле зрения составляет почти 180º;
- благодаря новым пряжкам маска быстро одевается и снимается выдергиванием нижних пряжечных ремней. Можно применять при низких температурах ремни;
- в маске реализованная система циркуляции воздуха, предотвращающая образование тумана на смотровом стекле и уменьшенное количество СО и СО2 в вдыхающем воздухе. Выдыхаемый воздух выходит через клапан выдоха, который расположен ниже носо-ротового клапана маски. Крышка клапана очистки может поворачиваться так, чтобы можно было изменить направление выхода пузырей (это очень важно если используется система связи);
- выравнивание давления - давление внутри маски всегда такое, как давление внешне. Это предотвращает эффект сжатия маски, который является нормальным для обычных масок когда водолаз погружается и исключает проникновение воды в полость маски. Для исключения проникновения воды в маску следует только нажать кнопку регулятора или провести выдох. Вода будет выброшена наружу через клапан выдоха;
- маска имеет систему выравнивания с 3-х мерной адаптацией под любую форму носа. Это сделано небольшой пластиной и 2-х носовых наконечников (зажимов), которые вращаются на эксцентрических осях. Подталкивая верхнюю часть маски на лице, два носовых зажима поднимаются, блокируя ноздри и обеспечивая выравнивание, специальный адаптер позволяет подключить несколько типов регуляторов;
Необходимо отметить, что использование современных заграничных комплектов станций ЗПС - AQUACOM SSB-2001, SSB-2010, SSB-1001В, NEPTUNE SYSTEM, МAGNACOM SW-1000-SC и другие в составе оснащения украинских водолазов (ДА - акваланги «Украина», АВМ-5, ИДА-71; гидро-костюмы; маски) является сложным, а в некоторых случаях и невозможным из-за их конструктивной несовместимости. Для повышения эффективности, безопасности и оперативности проведения различных подводно-технических, поисковых, поисково-спасательных и других работ, крайне необходимо и целесообразно создание отечественных станций ЗПС с учетом особенностей отечественного водолазного снаряжения и специфики его применения.
Станции ЗПС предназначены для обеспечения речевой симплексной связи между водолазами, между водолазом и станцией связи, что расположена на плавсредстве и между водолазом и береговой станцией. При этом системы ЗПС могут быть классифицированы и построены таким образом:
- система дальнего действия с АМ – ЗПС-Д-АМ, в ее состав входят блок водолаза, и береговой (бортовой) блок;
- система ближнего действия с АМ – ЗПС-Б-АМ, в ее состав входят блок водолаза, и береговой (бортовой) блок;
- система с радио-г/а буем (РГАБ) - ретранслятором – ЗПС-РГАБ, в ее состав входят блок водолаза, береговой (бортовой) блок, РГАБ – ретранслятор;
- система ближнего действия с кодированием информации – ЗПС-К, в ее состав входят блок водолаза, и береговой (бортовой) блок, оснащенные цифровой аппаратурой кодирования-декодирования.
В 1999 году впервые в Украине создан экспериментальный образец водолазной станции ЗПС-Д-АМ «Каштан», которая обеспечивает двусторон-нюю телефонную (речевую) связь между водолазами и водолазом и руководителем спусков, который находится на поверхности. Обобщенный вид станции ЗПЗ «Каштан» приведен на Рис. 4. Она содержит надводный и водо-лазный блоки, а в зависимости от применения - может иметь N-е количество водолазных блоков.
Надводный (береговой, бортовой) блок состоит из электронного модуля, что находится в герметичном цилиндрическом контейнере, г/а антенна с кабелем и МТГ оператора. Подключение МТГ и г/а антенны к электронному модулю осуществляется посредством соединителей. Общий вид надводного блока приведен на Рис. 5.
Рис. 4
Рис. 5
Водолазный блок (рис. 6) состоит из электронного модуля, расположен-ного в герметичном цилиндрическом контейнере, консоли управления, г/а антенна с кабелем, МТГ, встроенной в маску водолаза (рис.6). Электронный модуль может быть размещен как внутри ДА типа ИДА-71 (рис. 7), так и на акваланге водолаза между баллонами. Антенна устанавливается в специальном отверстии в верхней части ИДА-71 (рис.8) или на акваланге. Консоль управления может быть в руках водолаза, или закреплена на его груз - поясе (рис. 9).
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 9
Рабочая частота станции «Каштан» составляет 32,768 кГц, что отвечает стандартной рабочей частоте для водолазных систем ЗПС и, таким образом, позволяет использовать ее при совместной работе с импортной аппаратурой.
Герметичная консоль управления состоит из корпуса цилиндрической формы с «глухим дном»; гермокрышки со штуцером; накидной гайки; 5-ти колец с шариковыми фиксаторами и магнитами магнитогерконовых выклю-чателей; антифрикционных (фторопластовых) шайб.
К основным параметрам станции ЗПС дальнего действия «Каштан», следует отнести возможность введения режима защиты речевой и телемет-рической информации по принципу частотной манипуляции любого содержа-ния на базе современных цифровых сигнальных процессоров.
Надводный блок ЗПЗ «Каштан-Б» выполнен аналогично станции ЗПС «Каштан», с одной разницей – шаровидная г/а антенна (ЦТС-19) имеет меньший размер – Ø 30мм.
В отличие от водолазного блока ЗПС «Каштан», предназначенного для размещения и функционирования внутри ДА ИДА-71, корпус водолазного блока ЗПС «Каштан-Б» имеет меньшие массогабаритные показатели, кон-структивно разработан в виде наушников (рис. 10) - в одном - питание, в другом – электроника и антенна, выведенная наружу, которые могут одеваться на голову водолаза. Поскольку включение блока производится сразу при его попадании в воду, то отпадает необходимость в консоли управления.
Конструктивно этот блок состоит из герметичного корпуса в виде наушников; герметичного ввода в водолазную маску ВМ-5; герметичных теле-фона и микрофона маски; шаровидной антенны ПГА, которая размещается непосредственно на одном из наушников; кабеля соединения водолазной маски.
Рис. 10
При создании отечественной системы ЗПС с РГАБ - ретранслятором (ЗПС-РГАБ-Р) использована радиостанция 11Р32Н «Транспорт» как базовая для построения радиоканала связи (РКС) для аппаратуры ЗПС. Основные требования относительно РКС для системы ЗПС-РГАБ: РКС должен состоять из двух частей: базового («берегового») блока и блока стыковки с ГКС; береговой блок должен обеспечивать радиопередачу речевого сигнала от оператора и сигнала вызова в блок стыковки, а также радиоприем речевой информации из блока стыковки; блок стыковки должен обеспечивать определение радиосигнала вызова из берегового блока, радиоприем речевого сигнала и его ретранс-ляцию в ГКС; блок стыковки должен обеспечивать определение наличия речевого сигнала в ГКС и его ретрансляцию по РКС в береговой блок; обеспечение максимального радиуса действия ~ до 3 км.
Рис. 11
Рис. 12
Разработаны и изготовленные экспериментальные образцы частей станции ЗПС ближнего действия с РГАБ-Р. Испытания отметили стойкой разборчивый обмен информацией между операторами посредством РГАБ-Р на расстоянии до 1000 м (максимальная возможность радиостанции 11Р32Н) и связь по ГКС между водолазным блоком и акустической системой РГАБ-Р на расстоянии до 400 м.
К перспективным направлениям создания станций ЗПС необходимо отнести следующие:
1. Станции дальней ЗПС с размещением их на носителях и водолазах, с переключенням рабочих каналов (частот) и кодировкой речевой инфор-мации.
2. Портативные станции ближней ЗПС с размещением их на голове водо-лаза, возможностью изменения рабочих каналов (частот) и кодировкой речевой информации.
3. Водолазные станции связи с использованием ГКС и РКС: исполь-зование РГАБ-Р для двухсторонней телефонной связи между водолазами и руководителем работ (водолаз - РГАБ – плавсредство / вертолет /берег); создание комплексной системы связи с ГКС, РКС и оптическим каналом (ОКС) для связи водолазов между собой под водой и на поверхности.
4. Создание водолазных станций связи с использованием кабельного и ОКС, узко направленных г/а антенн, электромагнитного поля, сложных г/а и шумоподобных сигналов.
Перспективная комплексная система связи с использованием ГКС, РКС и ОКС. Эта система обеспечивает речевую связь водолазов под водой, над водой и связь между подводным и надводным абонентами. Для ЗПС используются ГКС или ОКС, а для связи над водой - УКВ - радиоканал или ОКС, что применяется в условиях прямой видимости абонентов и там, где связь по ГКС затруднена или не должна быть слышимой из-за разных причин.
Для связи между подводным и надводным абонентами используется РГАБ-Р, который входит в состав системы, и обеспечивает ретрансляцию сигналов ЗПС с ГКС в УКВ радиолинию и обратно.
В состав системы входят подсистемы: водолазный шлем с вмонти-рованной в него аппаратурой комплексной связи; береговая станция комплек-сной связи с водолазом; портативный РГАБ-Р.
Водолазный шлем одевается поверх снаряжения водолаза, или может быть частью специализированного гидрокомбинезона. На нем установлены переключатель режимов связи, антенны ЗПС и УКВ - радиосвязи, устройство оптической связи и подводный фонарь. Источник питания аппаратуры шлема может быть расположен на груз - поясе водолаза и связан с ней посредством герметичного кабель - ввода. Береговая станция комплексной связи может быть выполнена в виде портативного блока с устройством автономного питания. Антенна аппаратуры ЗПС подключается к блоку кабелем и во время работы опускается в воду, к блоку подключается также УКВ – радио антенна, антенна ОКС и МТГ оператора.
РГАБ-Р является автономным малогабаритным устройством и может быть выполнен аналогично бую (рис.12). Для обеспечения работы системы применяются герметичные аккумуляторные батареи, имеющие длительный срок службы и большое число циклов заряд - разряд. Заряд батарей может осуществляться групповым автоматическим зарядным устройством.
Радиотехническая интеграция комплексной системы связи проводится на уровне формирования и обработки сигнала первой промежуточной частоты с ГКС. Сигнальный процессор промежуточной частоты выполнен на базе синтезатора частот. Этим обеспечивается программируемая установка рабочих частот и универсальное использование тракта в режиме «Передача» для формирования несущей ГКС и ОКС. Этот же тракт используется в режиме «Прием» для обработки сигналов промежуточной частоты всех каналов, выполнение функций шумоподавителя и экономайзера (автоматического выключения части блоков в дежурном режиме).
Для связи под водой используются ультразвуковой ГКС или ОКС, при этом водолазы используют приемопередатчик, встроенный в шлем, или автономный приемопередатчик.
Приемопередатчики системы обеспечены:
- акустической антенной (сферическая Ø 40 мм);
- оптическим приемопередающим блоком, совмещенным с осветителем Ø 45 мм;
- переключателем режимов работы системы на 5 положений: «ВЫКЛ»; «РАДИО»; «АКУСТИЧЕСКИЙ»; «ОПТИЧЕСКИЙ»; «АВТОВЫБОР»;
- переключателем режимов работы осветлителя: «СВЕТ ВКЛ / ВЫКЛ»;
- источником питания напряжением 12 В.
Источник питания выполнен несъемным с возможностью заряда в составе системы через герметичный разъем. МТГ приемопередатчика шлема может представлять собой телефон на одно ухо и ларингофон, при этом телефон не ухудшает естественное звуковое восприятие водолаза, а ларингофон обеспечивает передачу речи водолаза, который имеет в рту загубник.
Процессор речевого сигнала обеспечивает голосовое (VOX) управление и работу канала связи в режиме автоматического одночастотного полудуп-лекса, когда устройство переводится в режим «ПЕРЕДАЧА» голосом водолаза только при отсутствии передачи других водолазов. Это исключает встречную работу и потерю передаваемой информации.
Предусмотрен канал экстренного вызова и определен протокол связи для передачи информации любым водолазом и приема ее всеми водолазами сети связи независимо от того, в каком режиме «ПРИЕМ» или «ПЕРЕДАЧА» они находятся в данный момент. Работа этого канала основана на периодической проверке наличия кодируемого сигнала в фиксированном частотном канале. При этом основной канал связи блокируется на короткое время без нарушения его работы. При выявлении сигнала экстренного вызова основной канал системы переводится в режим «ПРИЕМ». По завершении приема экстренной информации осуществляется возобновление нормальной работы канала связи.
Система связи обеспечена электронной схемой обработки сигнала ларингофона, ограничивающего полосу частот передаваемого сигнала диапа-зоном 300-2500 Гц и обеспечивающей разборчивость речи до 90% при разговоре водолаза, имеющем во рту загубник. Применены тональные сигналы подтверждения изменения режимов, которые дают водолазу сигналы о работе системы VOX - управления.
Они позволяют однозначно определить переход системы в текущий режим работы и используются во время обмена сообщениями для интеллектуального управления устройствами шумоподавлення на прини-мающей стороне.
Это позволяет исключить возникновение «хлопков» шума, наступающих по завершении приема сигнала передающего водолаза на принимающей стороне, и избежать вредных нагрузок на его слуховой анализатор. Несущая частота ГКС программируется в пределах 30-90 кГц посредством синтезатора частот. Этот диапазон выбран для достижения компромисса между требованиями обеспечения миниатюризации антенны, обеспечения необхо-димой дальности связи и требованиями относительно радиотехнической интеграции системы. Формирование каналов связи осуществляется с шагом сетки частот 256 Гц.
Излучателем и приемником акустического сигнала служит сферический пъезокерамический элемент, а ЗПС – является ненаправленной. Диапазон длин волн ОКС – 500-550 нм (в сине-зеленом окне прозрачности морской воды). Модуляция сигнала – частотно - импульсная с несущей частотой в пределах 30-90 кГц.
Преимущества ОКС - полная конфиденциальность подводной связи, поскольку оптические сигналы затухают на расстояниях более 50м и не могут быть приняты, а также его высокая помехоустойчивость к любым видам акустических и электромагнитных помех. ОКС может использоваться также на суше для связи на малых расстояниях.
Излучателем оптического канала служит сборка светодиодных излучателей на основе широкозонного карбида кремния (SiC), а приемником - тот же самая сборка светодиодов, используемая в этом режиме как фото-приемники. Оптическая система канала связи совмещена с осветлителем и использует его отражатель и объектив. При работе осветлителя в режиме «СВЕТ ВКЛ» ОКС автоматически выключается.
Дальность действия ОКС под водой (в зависимости от прозрачности воды) ~ до 15м, а на воздухе ~ до 100 м. Оптическая связь – является направленным с углом в 15-30 град.
При необходимости приемопередатчики системы могут быть обеспе-чены съемным блоком передачи и приема команд для формирования и декодирования сигналов команд, переданых по каналу связи. Устройство имеет сенсорные кнопки, которые служат клавиатурой при передаче команд и индикаторным табло, подсвечиваемые во время приема. Мнемокоды команд задаются путем установки съемного шильдика. Предусмотрено использование 10 команд, а их прием и передача сопровождается тональными сигналами. Подтверждение приема команды и отключения ее индикации осуществляется нажатием клавиши «ПРИЕМ».
Остальное время устройство передачи и приема команд находится в режиме микропотребления. Использование устройства обеспечивает защиту сообщений и повышение надежности связи в сложных условиях работы водолаза. Источником питания устройства передачи и приема команд служит батарея гидридно-никелевых аккумуляторов емкостью 1.1 А/час, напряжением 4,5 В.
Основные технические характеристики комплексной системы связи водолаза:
- дальность действия УКВ - радиоканала связи – 5-10 км;
- дальность действия ЗПС в зависимости от гидрологических условий – до 1000 м;
- дальность действия ОКС: под водой (ограничена прозрачностью) – до 15 м, а на воздухе – до 100 м;
- рабочая частота УКВ - радиоканала связи – 160 мГц;
- диапазон частот – 30-90 кГц;
- рабочая частота аппаратуры ЗПС - 60 кГц;
- мощность передатчика ГКС – 2,5-3.5 Вт;
- разнесение частот соседних каналов в ГКС - 5кГц;
- диапазон длин волн ОКС – 500-550 нм;
- диапазон несущих частот ОКС – 30-90 кГц;
- мощность передатчика ОКС – 300 мВт;
- включение аппаратуры связи осуществляется голосом (VOX) или кнопкой, возможна установка «речевого меню» и кодировка речи;
- время непрерывной работы аппаратуры шлема в соотношении прием-передача 5:1 - 4 час;
- масса средств системы связи: приемопередатчика в шлеме – не более 0,5 кг; шлем - 4,3 кг; береговая станция связи – 1,4 кг; РГАБ - Р – до 8 кг.
Для обмена информацией под водой между группой водолазов и средствами буксировки, а также средств доставки между собой предлагается система ЗПС с такими основными характеристиками:
- дальность действия - не более 2000 м;
- рабочая частота - ~ 30 кГц;
- акустическая мощность - не меньше 3,5Вт;
- глубина погружения - не более 100 м;
- время работы - не менее 8 час;
- модуляция несущей – фазовая;
- г/а антенна - ненаправленного действия;
- масса на воздухе - не более 4,5 кг;
- габариты - не более 23 х 10 х 5см;
- температура окружающей среды – (-10...+ 40)ºС.
Рис. 13 Рис. 14
Станция имеет защиту от наведенных и блуждающих токов; опти-мальную частотную характеристику речевого тракта; повышенную разбор-чивость речи; автоматическую регуляцию усиления, что удерживает неизменной установленную громкость звучания у оператора и водолазов; выходы на магнитофонную запись и внешний громкоговоритель.
Станция используется для работы с разными типами кабелей связи вплоть до электрических кабелей типа КГ, ПВС. Она питается от внешних источников - 220В и 50 Гц или 12 - 24В постоянного тока, а также внутреннего аккумулятора, что автоматически переключается на питание станции в случае исчезновения или отсутствия напряжения в сети.
К основным техническим характеристикам относятся:
1. Тип и напряжение источника питания - внешнее: переменного тока - 220В, 50 Гц, постоянного тока 12-24 В; внутреннее: аккумулятор - 12 В.
2. Исходная аудиомощность: телефона водолаза - 0,25 Вт; выносного пульта - 0,25 Вт; выносного громкоговорителя - 4 Вт.
3. Частотная характеристика – 300-4000 Гц; ток покоя - 50 мА.
4. Сопротивление головного телефона – 8-150 Ом; громкоговоритель – 4-16 Ом.
5. Вход/выход водолаза и оператора, выносной громкоговоритель - защищены от перегрузки и короткого замыкания.
6. Выход магнитофона - не менее 200 мВ.
7. Тип элементов питания - аккумулятор 12 В; срок действия элементов питания 1-го поста -20 час.; контроль сниженного напряжения аккумулятора - светодиод.
8. Режим подавления помех - полосной фильтр с подавлением помех 40 дБ на 50 Гц.
9. Материал корпуса: СВС-2П-М - пластик; СВС-2П-С - сталь.
10. Габаритные размеры: СВС-2П-М – 170 х 270 х 320 мм; СВС-2П-С – 145 х 290 х 360 мм
11. Вес: СВС-2П-М - 3,5 кг; СВС-2П-С - 9,1 кг.
Водолазная телевизионная система со средствами кабельной теле-фонной связи разработана авторами и изготовлена в ОКБ «Шторм», содержит бортовой модуль (располагается на плавсредстве) и подводный водолазный модуль. Бортовой модуль вмещает: цветной телевизионный монитор; видеомагнитофон; поверхностный блок телефонной связи; преобразователь 12/220 В; общий кабель связи; аккумулятор плавсредства.
Подводный водолазный модуль вмещает: герметичный бокс с вмонти-рованной видеокамерой и органами управления; герметичные подводные осветлители; кабель связи; МТГ, что встроена в водолазную маску ВМ-5 (ВМ-6), или в гидрокомбинезон «сухого типа».
На Рис.15-17 приведен общий вид некоторых составных частей системы: водолазный блок со средствами телефонной связи и осветлителем (рис. 15,17); гидрокомбинезон с маской, в которую вмонтирован герметичный микрофон, и общим кабелем связи на вьюшке (рис.16,17), герметичный телефон водолаза (рис. 16).
Рис. 15 Рис. 16
Рис. 17
Во время работы с системой водолаз соединен с судном обеспечения посредством общего кабеля связи длиной ~ 100 метров. Этот кабель обеспе-чивает - передачу видеосигнала от видеокамеры подводного модуля на поверх-ностный монитор наблюдения, двустороннюю телефонную связь руково-дителя спусков с водолазом и передачу электрического питания от аккуму-лятора плавсредства на подводные осветлители (один или два). Общий кабель связи (связка 2-х кабелей) не мешает водолазу проводить подводные работы. Вес общего кабеля связи под водой не более 8 кг (при максимальном использовании длины кабеля).
Во время испытаний наблюдалось значительное количество зеленой смеси в толще воды, реальная видимость составляла 1-2 м. Подводный модуль системы находился в руках водолаза, который проводил обзор подводных частей судов. Обмен речевой информацией между руководителем спуска и водолазом обеспечивался средствами телефонной кабельной связи. Изобра-жения подводных объектов транслировались на экран цветного телевизора и документировались (записывались) на видеомагнитофон. Питание телевизора и видеомагнитофона осуществлялось преобразователем напряжения постоян-ного тока 12В (судовой аккумулятор) в напряжением 220В 50Гц переменного тока.
Системой обеспечен стойкий обмен речевой информацией между руко-водителем спусков и водолазом при длине кабеля в 100м. В сложных речных условиях было получено четкое цветное изображение подводных объектов и частей поверхности корпусов судов с расстояния 50-30 см (наличие царапин, следов ударов, стыков сварных швов, винтов, состояния болтовых соединений и т.д.). К основным функциональным и техническим характеристикам системы следует отнести:
- передача и регистрация подводных цветных видеоизображений объек-тов в реальном масштабе времени; автоматическая фокусировка подводного изображения видеокамерой;
- обеспечение водолаза двусторонней телефонной связью (симплекс) с оператором на поверхности; передача по кабелю связи электрического питания на подводный осветлитель;
- тип и напряжение внешнего источника питания осветлителя - 220 В, 50 Гц, аппаратуры подводного водолазного модуля, цветных телевизора и видеомагнитофона - аккумулятор 12В;
- длина общего кабеля связи - 100 м; максимальная глубина погружения водолазного модуля - 60 м; мощность осветлителя водолазного модуля - 30 Вт; масса водолазного модуля на воздухе - 7 кг; габариты водолазного модуля (без крыла) – 250 х 180 х 140 мм; плавучесть водолазного модуля (в морской воде) – нулевая; масса кабеля связи под водой - 8 кг.
Фирма ОТS (США) выпускает 6-канальную водолазную кабельную станцию связи МGК-8 Мulti-Diver Intercom, служащую для одновременной работы 6 водолазов, руководителя спусков и водолаза, который эти спуски обеспечивает. Бортовой (надводный) блок станции приведен на Рис. 18. Руководитель спусков может переключать водолаза на любой из 6 каналов, например, таким образом, что 1-й и 2-й водолазы будут находиться на первом канале, 3-й и 4-й - на втором, а 5-й и 6-й - на третьем канале.
Рис. 18
Руководитель спусков и водолаз, который обеспечивает спуски, контролируют всех шестерых водолазов, причем их разговоры изолированы. Посредством переключателя руководитель спусков и/или обеспечивающий водолаз может связаться как со всеми водолазами одновременно, так и отдельно. Для лучшего качества приема сигнала каждый водолаз обеспечен регулятором громкости.
Контрольные вопросы:
Схема канала связи водолаза
с поверхностью через РГАБ-Р
радіогідроакустичний буй - ретранслятор
г/а антенна
Береговой блок
РГАБ-Р
Водолазный блок