Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСТАНЦИЙ ДО КРОМОК СУДОХОДНОЙ ПОЛОСЫ И ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ НА НЕЙ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСТАНЦИЙ ДО КРОМОК СУДОХОДНОЙ ПОЛОСЫ И ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ НА НЕЙ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСТАНЦИЙ ДО КРОМОК СУДОХОДНОЙ ПОЛОСЫ И ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ НА НЕЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к навигационным устройствам с применением ультразвуковых волн. Целью изобретения является повышение безопасности проводки судов. Цель достигается тем, что бортовые излучающие и приемные антенны расположены внутри судна в непосредственной близости от левого и правого бортов в местах перехода скулы цилиндрической части корпуса к носовой его оконечности, причем перед антеннами установлены звукопрозрачные обтекатели, врезанные в корпус судна, излучающие антенны выполнены параметрическими на две частоты накачки с высотой 70 - 100 длин излучающих волн и шириной 5 - 7 длин волн, при этом они ориентированы так, что результирующая характеристика направленности имеет угловой размер 10 - 20в горизонтальной плоскости и 1 - 1,5 в вертикальной. Приемные антенны с шириной главного максимума по горизонтали не менее 20имеют резонансную частоту, равную разности частот накачки излучающих антенн, и при этом оси их характеристик направленности ориентированы параллельно осям результирующих характеристик направленности излучающих антенн и расположены с ними в одной горизонтальной плоскости, а дополнительная приемопередающая антенна с резонансной частотой, равной одной из частот накачки параметрических антенн, имеющая характеристику направленности, ориентированную в сторону дна, расположена в днище судна. 1 з. п. ф-лы, 11 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2006874
Класс(ы) патента: G01S7/52
Номер заявки: 5002046/22
Дата подачи заявки: 25.07.1991
Дата публикации: 30.01.1994
Заявитель(и): Московский институт водного транспорта; Научно-исследовательский институт "РИФ" Производственного объединения им.В.И.Ленина
Автор(ы): Шмерлинг И.Е.; Абрамов Г.И.; Баламутенко А.С.; Манулис Б.М.; Перевозчиков Н.С.; Тейтельман А.В.
Патентообладатель(и): Московский институт водного транспорта; Научно-исследовательский институт "РИФ" Производственного объединения им.В.И.Ленина
Описание изобретения: Изобретение относится к навигационным устройствам с применением ультразвуковых волн и может быть использовано для повышения безопасности проводки речных плоскодонных судов по мелководным извилистым фарватерам путем определения дистанций до кромок судоходной полосы посредством горизонтальной локации.
Известны устройства для горизонтальной локации, включающие в себя гидролокаторы шагового, секторного и кругового обзоров. Они используют или электромеханический разворот акустической антенны, или переключение набора акустических антенн, или сканирование характеристики направленности антенн при излучении или приеме. Все эти условия конструктивно сложны, громоздки, дороги, вследствие чего не получили распространения на речных судах.
Известно устройство для горизонтальной локации, содержащее 48 гидроакустических антенн, расположенных по окружности для кругового обзора.
Недостатком данного устройства, применительно к речным судам, является невозможность обнаружения навигационных опасностей в ближней зоне и сложность конструкции.
Гидролокаторы бокового обзора, применяемые, например, для гидрографических исследований выдают информацию о рельефе дна в форме, непосредственно непригодной для использования при судовождении. Кроме того, из-за узкой (1-3о) характеристики направленности в горизонтальном направлении затруднено обнаружение препятствий малых размеров в пределах судоходной полосы, представляющих навигационные опасности, а получение информации о глубине, соответствующей данному участку рельефа, требует применения специальных методов, что значительно усложняет гидролокатор.
Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному и принятому за прототип является устройство под названием "Излучатели для локации при помощи звуковых волн".
Известное устройство содержит приемопередатчик и две гидроакустические высокочастотные антенны, помещаемые на штоке под корпусом судна и излучающие два горизонтальных звуковых пучка. Каждая антенна имеет большой размер по вертикали, например равный 50 длинам волн, и малый по горизонтали (порядка одной длины волны), что обеспечивает узкие в вертикальной плоскости (2-3о) и широкие в горизонтальной плоскости (например, 60о) характеристики направленности.
Для регистрации и индикации эхосигналов устройство содержит самописец с двумя пишущими узлами, дающими запись дистанций до подводных откосов по правому и левому борту относительно средней линии на одной ленте.
Известное устройство содержит также дополнительную высокочастотную антенну для измерения дистанций впереди по курсу судна и отдельный самописец для регистрации этих дистанций (при значении их до 300 м), пишущая лента которого перемещается перпендикулярно к ленте основных самописцев.
Недостатком прототипа является невозможность обеспечения безопасной проводки судов при малых запасах воды под днищем, которые могут быть равны всего 0,2 м, из-за того, что антенны располагаются под корпусом судна, а также из-за помех, создаваемых боковыми лепестками характеристик направленности антенн, которые затрудняют получение достоверных данных о расстояниях в наиболее опасных для судоходства случаях, когда кромка судового хода находится в 10-20 м от борта.
Использование дополнительной высокочастотной антенны для измерения дистанций впереди по ходу судна неэффективно, так как при малых запасах воды под днищем сигналы от препятствий не могут быть зарегистрированы на расстояниях до 300 м из-за расширения звукового пучка и из-за рефракции и будут замаскированы донной реверберацией.
Недостатком прототипа является также невозможность определения глубины под корпусом судна.
Техническим результатом применения предлагаемого устройства является повышение безопасности судовождения при проводке речного судна по мелководным фарватерам, в стесненных условиях, за счет получения информации о дистанциях до кромок судоходной полосы на уровне осадки судна и обнаружения препятствий, представляющих навигационные опасности в пределах этой полосы, в том числе и при малом отстоянии антенн от дна (до 0,2 м) или поверхности воды.
Эти технические результаты достигаются за счет того, что в устройстве, содержащем излучающие и приемные антенны по каждому борту, приемопередатчик, регистратор и индикатор для записи и индикации дистанций до кромок, одну приемопередающую высокочастотную антенну с вертикально направленной характеристикой и отдельным приемником для измерения глубины под днищем, горизонтально излучающие высокочастотные антенны выполнены параметрическими с расположенными на них элементами на две частоты накачки, например, f1 = 380 кГц и f2 = 290 кГц, имеют высоту h, в 14-20 раз превышающую их ширину b, например, 380 и 26 мм (соответственно h 70-100 λ, b 5-7 λ), образующими безлепестковые характеристики направленности, узкие (до 1-1,5о) в вертикальной плоскости и широкие (до 8-20о) в горизонтальной плоскости, а также за счет того, что эти антенны, стабилизированные специальными карданными подвесками, установлены внутри судна у правого и левого бортов в местах перехода скулы цилиндрической части корпуса к носовой оконечности в непосредственной близости к днищу, при этом перед антеннами установлены звукопрозрачные обтекатели, врезанные в корпус судна.
Особенностью предлагаемых параметрических антенн является также возможность введения конструктивного фазового сдвига при наклейке элементов (излучателей) одной из частот накачки, например f1, для разворота характеристики направленности по этой частоте по отношению к характеристике направленности по частоте f2, с расчетом, чтобы нижние края характеристик совпадали и имели горизонтальное направление на уровне осадки судна. Это повысит точность измерений дистанций до подводной кромки берегового откоса и до препятствий. Паразитный помеховый сигнал от поверхности воды на частоте f2 подавляет приемопередатчик за счет селективности его приемной части.
Прием эхосигналов разностной частоты F = f1 - f2 (например, 90 кГц) осуществляют приемные антенны, чувствительные к слабым эхосигналам, установленные в непосредственной близости к горизонтально излучающим параметрическим антеннам и в одной горизонтальной плоскости с ними. Они соединены с приемником разностной частоты приемопередатчика через переключатель приемных антенн.
Высокочастотная передающая антенна с вертикальной характеристикой направленности врезана в днище судна. Она соединена с одним из генераторов импульсов накачки (f1 или f2), причем в приемопередатчик введен коммутатор приемопередачи, включенный между антенной и приемником, работающим на частоте выбранного генератора накачки, а выход приемника подключен к АЦП измерения глубины.
Применение параметрических излучающих антенн позволяет сформировать узкие в вертикальной плоскости характеристики направленности с малым уровнем боковых лепестков, что дает возможность существенно увеличить точность и угловое разрешение по сравнению с прототипом, сводя при этом к минимуму влияние помех, создаваемых донной и поверхностной реверберацией. Последнее необходимо при работе в условиях речного мелкодовья и позволяет получать эхосигналы от объектов в придонных слоях.
При крене и дифференте судна антенны должны поворачиваться в карданном подвесе и поэтому не могут быть врезаны в борт судна, что приводит к необходимости укрепления в бортовой обшивке судна, перед антеннами, звукопрозрачных обтекателей.
На крупных судах (например, длиной более 80 м) могут быть дополнительно установлены антенны в кормовой части, по своему устройству аналогичные описанным. При этом в приемопередатчике устанавливают переключатель на работу с носа или кормы (на рисунках не отображено).
На фиг. 1 схематично показаны в плане и в разрезе основные узлы устройства и их размещение на транспортном судне. Эта фигура поясняет общий принцип работы устройства; на фиг. 2 - структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - эпюры напряжений на выходах блока синхронизации; на фиг. 4 - электрическая схема переключателя излучающих антенн; на фиг. 5 - структурная схема аналого-цифрового преобразователя (АЦП) информации о дистанциях до кромок судоходной полосы; на фиг. 6 - эпюры, поясняющие его работу; на фиг. 7 - отображение информации на экране индикатора; на фиг. 8 - принципиальная схема коммутатора приема-передачи тракта измерения глубины; на фиг. 9 - структурная схема АЦП информации о глубине; на фиг. 10 - эпюры, поясняющие его работу; на фиг. 11 - принципиальная схема защиты приемных антенн и приемника разностной частоты от мощных зондирующих импульсов.
Устройство содержит две горизонтально излучающие высокочастотные параметрические антенны 1, 2 и две приемные антенны 3, 4 разностной частоты, установленные в непосредственной близости от днища, у правого и левого бортов судна в местах перехода скулы цилиндрической части корпуса к носовой оконечности за звукопрозрачными обтекателями 5, 6, высокочастотную вертикально излучающую антенну 7, приемопередатчик 8, регистраторы дистанций 9 и глубин 10, индикатор 11.
Приемопередатчик 8 содержит тракт 12 измерения дистанций и тракт 13 измерения глубины.
В тракт измерения дистанций входят: два генератора импульсов накачки 14 и 15 на частоты f1 и f2, соединенных с параметрическими антеннами 1 и 2 через переключатель 16 для поочередной работы с правого и левого бортов, что обеспечивается управляющими сигналами, поступающими на два входа переключателя 16 с блока 17 синхронизации; приемник 18 разностной частоты F = f1 - f2, соединенный через переключатель приемных антенн 19 с приемными антеннами 3 и 4 левого и правого бортов, при этом выходы приемника 18 соединены с информационными входами АЦП дистанций 20 и АЦП амплитуды 21; управляющие входы блоков 19-21 соединены с соответствующими выходами блока 17 синхронизации.
В тракт измерения глубины входят: приемник 22 на частоту f1 или f2, соединенный с приемопередающий антенной 7 через коммутатор 23 приемопередачи, один вход которого соединен с генератором импульсов накачки 15 (или 14); выход приемника 22 подключен к информационному входу АЦП 24, управляющие входы которого подключены к блоку 17 синхронизации.
Выходы АЦП 20, 21 и 24 соединены с соответствующими входами блока буферных регистров 25; входы регистраторов дистанций 9, глубины 10 и индикатора 11 соединены с выходами блока буферных регистров 25.
Устройство работает следующим образом.
Измерение дистанций до кромок судоходной полосы обеспечивается за счет излучения в горизонтальном направлении антеннами 1 и 2 перпендикулярно к ДП судна ультразвуковых зондирующих посылок 26 (фиг. 1). Антенны возбуждаются генераторами импульсов накачки 14 и 15 приемопередатчика 8.
Для этого блок 17 синхронизации приемопередатчика 8 формирует импульсы длительностью τu, определяющие длительность посылок 26, с периодом следования Т, задержанные относительно тактовых импульсов формируемых им же (фиг. 3а) на время t3, и подает их на генераторы 14 и 15, которые вырабатывают импульсы посылок, заполненные частотами накачки f1 и f2. Блок синхронизации также вырабатывает сигналы управления переключателями 16 излучающих антенн и 19 приемных антенн (фиг. 3б, в). Особенностью излучения зондирующих посылок является поочередная подача радиоимпульсов на параметрические излучающие антенны 1 и 2, что позволяет использовать одну пару генераторов 14 и 15 и один переключатель 16 для измерения дистанций с двух бортов. При этом отпадает необходимость использования двух пар генераторов с разнесенными по частоте излучаемыми импульсами для предотвращения взаимного проникновения сигналов одного борта в тракт другого. Это упрощает устройство.
Переключатель 16 излучающих антенн может представлять собой, например, два последовательно соединенных магнитоуправляемых трансформатора насыщения (фиг. 4) для сигналов частоты f1 (и два аналогичных для частоты f2), в обмотки управления которых поочередно подаются с блока 7 синхронизации управляющие сигналы (фиг. 3б, в), а их выходные обмотки подключены к параметрическим антеннам правого и левого бортов. В одном цикле излучения, например в первом, управляющий сигнал насыщает сердечник одного из трансформаторов, поэтому все напряжение генератора 15 накачки приложено к первичной обмотке другого трансформатора, чем обеспечивается излучение по одному из бортов. Во втором цикле управляющий сигнал подается на управляющую обмотку другого трансформатора, насыщает его сердечник и излучение происходит по другому борту. Время задержки t3 (фиг. 3г) выбирается достаточным для окончания переходных процессов в трансформаторах переключателя, до подачи на генераторы 14 и 15 модулирующих импульсов посылки.
Эхосигналы разностной частоты F = f1 - f2, отраженные от берегового откоса 27 на уровне осадка судна, принимают антенны 3 и 4, преобразовывают их в электрические и через переключатель приемной антенны 19, выполненный, например, как аналоговый переключатель, подают их на вход приемника 18 разностной частоты, где осуществляются их фильтрация и усиление.
Работой переключателя 19 управляют импульсы (фиг. 3б, в) с блока синхронизации, что обеспечивает поочередное подключение входа приемника 18 к антеннам 3 и 4 левого и правого бортов.
Входы переключателя и приемника защищены от мощных сигналов в момент посылки двухсторонними диодными ограничителями.
Аналоговая информация о дальностях до кромок (время от излучения до прихода отраженного сигнала) и амплитуде отраженного сигнала подается с приемника 18 на входы АЦП дистанций 20 и амплитуды 21, где она преобразуется в цифровую форму.
Если между кромкой судоходной полосы и бортом судна (фиг. 1) окажется препятствие 28, информация о дистанции до него и амплитуде сигнала также преобразовывается в цифровую форму.
Преобразование аналоговой информации в цифровой код осуществляется путем дискретизации временного интервала между зондирующими импульсами. Этот интервал заполняется счетными импульсами, частота следования которых f= C/2 Δ L, где С - скорость звука в воде, Δ L - минимальный интервал дистанции, различаемый устройством (иными словами Δ L = L/n, где L - предел измерения, т. е. максимальная дальность действия устройства; n - число дискретных интервалов, на которое она разбивается для измерения).
АЦП дистанций 20 может быть выполнен, например, по структурной схеме, приведенной на фиг. 5. Он работает следующим образом.
Синхроимпульс (фиг. 3а), поступающий с блока синхронизации на вход "Установка 0" счетчика 29, обнуляет его, подготавливая к подсчету импульсов, вырабатываемых генератором 30 счетных импульсов (фиг. 6а). Они поступают на счетный вход счетчика 29 через схему И 31, которая открывается при поступлении на другой ее вход сигнала (фиг. 6в) с управляющего триггера 32, вырабатываемого при поступлении на вход этого триггера импульса запуска (фиг. 3г). Он совпадает по времени с моментом излучения зондирующей посылки.
Сигнал с приемника 18 разностной частоты поступает на вход компаратора 33, на второй вход которого подается напряжение с блока 34, задающего пороговый уровень. Задание порогового уровня для сигнала приемника способствует выделению полезного сигнала на фоне шумов. Когда сигнал с приемника превышает пороговый уровень (фиг. 6г), компаратор 33 вырабатывает сигнал (фиг. 6д), поступающий на один из входов схемы И 35. На два других входа схемы И 35 подаются сигналы от управляющего триггера 32 и счетные импульсы с генератора 30. При наличии разрешающих сигналов (единичного уровня) на двух входах схемы И 35 - от компаратора и триггера на ее выходе будут появляться импульсы при каждом счетном импульсе, поступившем от генератора 30 (фиг. 6е).
Импульсы с выхода схемы И 35 поступают на соответствующие входы счетчика 29 и блока 25 буферных регистров. При этом происходит запись показаний счетчика в блок 25 буферных регистров. Нарастание показаний счетчика продолжается по мере прихода счетных импульсов.
При спадании выходного сигнала приемника 18 ниже порогового уровня (фиг. 6г) компаратор 33 возвращается в исходное состояние ("нулевой" уровень на его выходе, фиг. 6д). Вследствие этого прекращается прохождение счетных импульсов через схему И 35 и запись показаний счетчика в блок буферных регистров.
Так как количество импульсов, зафиксированных счетчиком, пропорционально времени счета, т. е. времени прихода эхосигнала, то оно отражает в соответствующем масштабе дистанцию до берегового откоса или препятствия.
Импульсы, подаваемые на блок 25 буферных регистров через схему И 31, обеспечивают продвижение информации по регистрам.
Процесс счета импульсов продолжается до заполнения счетчика, когда его показание становится равным выбранному числу дискретных интервалов n, что соответствует по времени окончанию цикла измерений по одному из бортов. При заполнении счетчика с него подается импульс на управляющий триггер 32, который опрокидывается и закрывает схемы И 31 и 35 для прохождения счетных импульсов с генератора 30. При этом процесс счета и записи в регистры прекращается до следующего цикла.
АЦП амплитуды сигнала 21 может быть реализован на базе серийно выпускаемых отечественной промышленностью функционально законченных АЦП, в состав которых входят все узлы, необходимые для аналого-цифрового пребразования, работающие по методу поразрядного уравновешивания, называемого также методом последовательного приближения. Для управления АЦП амплитуды, схемой ИЛИ 36 вырабатываются управляющие сигналы. Для этого на один ее вход подается через схему НЕ 37 разрешающий сигнал с компаратора 33, а на другой - импульсы с выхода схемы И 35. С выхода схемы ИЛИ 36 управляющий сигнал подается на вход B/C (блокирование - преобразование) АЦП амплитуды.
Таким образом при амплитуде аналогового сигнала с приемника 18, превышающей пороговый уровень на входе компаратора, на выходе схемы ИЛИ 36 образуется последовательность импульсов, каждый из которых осуществляет сброс текущего выходного кода АЦП, после чего инициируется новый цикл преобразования. По окончании преобразования на выходе DR ("Готовность") микросхемы появляется сигнал, свидетельствующий о том, что на кодовых выходах АЦП установилась информация, соответствующая результатам преобразования (информация об амплитуде). Этот сигнал подается на блок 25 буферных регистров и служит командой для записи результата преобразования в этот блок. Запись производится в отведенные разряды того же регистра, в котором по очередному импульсу запишется время прихода измеренного сигнала, соответствующее расстоянию до кромки или препятствия.
От блока буферных регистров полученная информация подается на регистратор дистанций 9 и индикатор 11.
На фиг. 7 показано отображение получаемой информации на экране электронно-лучевой трубки индикатора. Экран разделен на две части: левая половина отведена для отображения в выбранном масштабе информации 38 о дистанции до левой кромки судоходной полосы, правая - об информации 39 до правой кромки. При этом в средней части экрана изображается нулевая линия 40, от которой производится отсчет дистанций. Текущая информация (от последней пары посылок) отображается в верхней части экрана, смещаясь на строку вниз с каждой новой парой посылок. Одновременно информация с нижней строки стирается.
Таким образом судоводитель получает возможность не только видеть положение судна относительно кромок фарватера, но и оценивать тенденцию его изменений, что позволяет вовремя выбрать тот или иной маневр при управлении судном.
Текущие значения дистанций до кромок от бортов судна дополнительно высвечиваются в верхней части экрана в цифровом виде.
Если между кромкой судоходной полосы и бортом судна окажется препятствие 28 (фиг. 1), то оно отобразится на экране в виде характерной дужки 41. Это объясняется значительным угловым размером характеристики направленности излучающих антенн в горизонтальной плоскости. Узкий в горизонтальной плоскости ультразвуковой пучок дал бы на экране малозаметную точку, так как препятствие малых размеров находилось бы в зоне эхолокации всего на время 2-3 посылок, а, следовательно, отображалось бы всего на 2-3 строках.
Для получения описанного отображения информации индикатор 11 имеет оперативно-запоминающее устройство (ОЗУ), каждая строка которого содержит информацию, отображающуюся на соответствующей строке экрана. Так как длина строки равна удвоенному пределу измерения дистанции, а предел разбит на n дискретных интервалов при аналого-цифровом преобразовании, то каждая строка экрана состоит из 2n+1 дискретов (один дискрет отведен на изображение нулевой линии), каждому из которых соответствует определенная ячейка памяти строки ОЗУ.
Разрядность каждой ячейки соответствует разрядности АЦП амплитуды. В целом строка содержит всю информацию о цикле зондирования.
Таким образом очевидно, что каждая строка ОЗУ состоит из 2n+1 ячеек, в которых хранится информация об амплитуде эхосигналов, а код адреса каждой ячейки соответствует определенной дистанции и борту. При этом верхняя строка экрана соответствует первой (начальной) строке ОЗУ, в которую производится запись из буферного регистра.
Запись информации, полученной при эхолокации с правого борта, производится по сигналам блока синхронизации, показанным на фиг. 3д, а с левого борта - по сигналам, показанным на фиг. 3е, что позволяет разместить ее в отведенные зоны строки. При этом предыдущая информация из первой строки ОЗУ переписывается во вторую, из второй в третью и т. д. Так заполняется весь объем памяти, число строк которой соответствует числу строк рабочего поля на экране.
В режиме воспроизведения данного кадра считывание начинается с первой строки, в которой записана текущая информация, и производится построчно, по мере увеличения номера строки.
Период зондирования выбирается таким, чтобы он в целое число раз превышал время отображения полного кадра. Поэтому данный кадр воспроизводится на экране несколько раз.
Для высвечивания на экране информации о дистанциях в цифровом виде в ОЗУ предусмотрены соответствующие зоны памяти.
Конкретная техническая реализация воспроизведения на экране индикатора информации, хранящейся в ОЗУ, зависит от типа применяемых блоков, элементной базы и др.
Такая индикация амплитуды эхосигнала дает возможность судить о характере грунта (так от твердых грунтов сигнал интенсивнее, чем от песчаных и илистых), что способствует выбору безопасного положения судна на фарватере, при лимитированных запасах дистанции по траверзу.
Для измерения глубины под корпусом судна в устройстве служит дополнительная приемопередающая антенна 7, например на частоту f1, которая возбуждается импульсами этой частоты от генератора 15 через коммутатор приема-передачи 23. Коммутатор может быть выполнен, например, по схеме, приведенной на фиг. 8. Диоды 42 и резистор 43 образуют двухсторонний амплитудный ограничитель, соединяющий вход приемника 22, настроенного на частоту f1, с приемопередающей антенной 7 и защищающий входные цепи приемника от мощных зондирующих импульсов. Диоды 44 предотвращают шунтирование антенны 7 низкоомными выходными цепями генератора 15 во время приема эхосигналов. Цепи ВАРУ приемника 22 управляются сигналами блока 17 синхронизации (фиг. 3г). Усиленные и отфильтрованные эхосигналы с выхода приемника 22 подаются на АЦП глубины 24, где аналоговая информация о глубине преобразуется в цифровую форму.
АЦП глубины может быть выполнен, например, по схеме, приведенной на фиг. 9. Сигнал с приемника поступает на первый вход компаратора 45, на второй вход которого подано напряжение с задатчика 46 порогового уровня. Выход компаратора соединен с входом установки в "0" управляющего триггера 47. Выход этого триггера соединен с одним из входов И 48, на второй вход которой подаются счетные импульсы от генератора 49.
В АЦП глубины используется "старт-стопный" метод преобразования временного интервала от момента излучения зондирующего импульса до прихода эхосигнала от дна. Это поясняется эпюрами на фиг. 10.
Передним фронтом импульса, модулирующего зондирующие посылки (фиг. 3г и 10б), управляющий триггер 47 устанавливается в "единичное" состояние. Сигнал с его выхода разрешает прохождение счетных импульсов от генератора 49 (фиг. 10а) через схему И на счетный вход счетчика 50, который начинает их подсчет. С приходом усиленного приемником эхосигнала от дна, при превышении им порогового уровня, задаваемого блоком 46, компаратор 45 переключается и устанавливает триггер 47 в "нулевое" состояние, вследствие чего прекращается подача счетных импульсов на счетчик 50. Счет останавливается, а количество импульсов, подсчитанное счетчиком к этому моменту, равно в соответствующем масштабе глубине под днищем судна.
Одновременно с прекращением счета происходит запись показания счетчика в блок буферных регистров, откуда они переписываются в соответствующую зону ОЗУ индикатора в момент подачи, на блок буферных регистров и индикатор, тактовых импульсов с блока 17 синхронизации (фиг. 3д, е).
Значение глубины индицируется в нижней части экрана (фиг. 7).
Кроме перезаписи информации из буферного регистра в ОЗУ индикатора эта же информация может поступать на регистраторы дистанций до кромок 9 и глубины под днищем судна 10. Регистрация позволяет оценить действия судоводителя в опорных ситуациях.
В качестве регистратора может быть использован, например, самописец, производящий запись на электротермической бумаге. Этот самописец воспринимает информацию в цифровом виде, для чего имеет встроенное ОЗУ и работает в несинхронном с другими блоками режиме. (56) Патент США N 3005973, кл. G 01 S 7/52, 340-3, 1961.
Патент ФРГ N 1027563, кл. G 01 S 7/52, 74. d 6/15, 1958.
Формула изобретения: 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСТАНЦИЙ ДО КРОМОК СУДОХОДНОЙ ПОЛОСЫ И ОБНАРУЖЕНИЯ ПРЕПЯТСТВИЙ НА НЕЙ, содержащее две излучающие и две приемные антенны по каждому борту судна, последовательно соединенные дополнительную приемопередающую антенну, приемопередающий блок, индикатор и регистраторы поступающей информации, отличающееся тем, что бортовые излучающие и приемные антенны установлены внутри судна в непосредственной близости к днищу у правого и левого бортов в местах перехода скулы цилиндрической части корпуса к носовой его оконечности, причем перед антеннами установлены звукопрозрачные обтекатели, врезанные в корпус судна, излучающие антенны выполнены параметрическими на две частоты накачки с высотой 70 - 100 длин излучаемых волн и шириной 5 - 7 длин волн, при этом они ориентированы так, что результирующая характеристика направленности имеет угловой размер 10 - 20o в горизонтальной плоскости и 1 - 1,5o в вертикальной, а ось ее направлена перпендикулярно к диаметральной плоскости судна, приемные антенны с шириной главного максимума по горизонтали не менее 20o имеют резонансную частоту, равную разности частот накачки излучающих антенн, и при этом оси их характеристик направленности ориентированы параллельно осям результирующих характеристик направленности излучающих антенн и расположены с ними в одной горизонтальной плоскости, а дополнительная приемопередающая антенна с резонансной частотой, равной одной из частот накачки параметрических антенн, имеющая характеристику направленности, ориентированную в сторону дна, расположена в днище судна.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что приемопередающий блок содержит два генератора импульсов частот накачки, приемник разностной частоты, переключатель параметрических излучающих антенн, переключатель приемных антенн, дополнительный приемник и коммутатор приемопередачи дополнительной приемопередающей антенны, аналого-цифровой преобразователь информации о дистанции до кромок или препятствий, аналого-цифровой преобразователь информации об амплитуде сигнала, аналого-цифровой преобразователь информации о глубине, блок синхронизации и блок буферных регистров, причем выход первого генератора импульсов частот накачки соединен с первым входом переключателя параметрических излучающих антенн, первый выход второго генератора импульсов частот накачки соединен с вторым входом переключателя параметрических излучающих антенн, второй выход - с первым входом коммутатора приема-передачи дополнительной приемоизлучающей антенны, первый выход переключателя параметрических излучающих антенн соединен с входом первой излучающей антенны, второй выход - с входом второй излучающей антенны, первый выход коммутатора приемопередачи дополнительной приемопередающей антенны соединен с входом дополнительной приемопередающей антенны, первый вход переключателя приемных антенн соединен с выходом первой приемной антенны, второй вход - с выходом второй приемной антенны, а выход - с входом приемника разностной частоты, первый выход которого соединен с информационными входами аналого-цифрового преобразователя информации о дистанции до кромок или препятствий и аналого-цифрового преобразователя информации об амплитуде сигнала, выходы которых через блок буферных регистров соединены с соответствующими первыми входами индикатора и регистра дистанций, первый выход блока синхронизации соединен с вторыми входами индикатора, регистратора дистанций и блока буферных регистров, второй выход - с третьими входами индикатора, регистратора дистанций и блока буферных регистров, третий выход - с третьим входом переключателя приемных антенн и четвертым входом переключателя параметрических излучающий антенн, четвертый выход - с третьим входом переключателя параметрических излучающих антенн и четвертым входом переключателя приемных антенн, а пятый выход соединен с входами первого и второго генераторов импульсов частот накачки, с входом "Установка пуска" блока буферных регистров, с входом "Запуск" аналого-цифрового преобразователя информации о дистанции до кромок или препятствий и с входом схемы ВАРУ приемника разностной частоты, шестой выход - с входами "Установка нуля" аналого-цифрового преобразователя информации о дистанции до кромок или препятствий и аналого-цифрового преобразователя информации о глубине, второй выход аналого-цифрового преобразователя информации о дистанции до кромок или препятствий соединен с тактовым входом блока буферных регистров, третий выход - с входом разрешения записи блока буферных регистров, управляющий вход аналого-цифрового преобразователя информации об амплитуде сигнала соединен с четвертым выходом аналого-цифрового преобразователя информации о дистанции до кромок или препятствий, выход дополнительной приемоизлучающей антенны соединен с вторым входом коммутатора приемопередачи, выход которого соединен с входом дополнительного приемника, выход которого соединен с информационным входом аналого-цифрового преобразователя информации о глубине, вход "Запуск" аналого-цифрового преобразователя информации о глубине соединен с пятым выходом блока синхронизации, шестой выход которого соединен с входом "Установка нуля" аналого-цифрового преобразователя информации о глубине, а пятый выход блока синхронизации соединен с входом управления схемой ВАРУ дополнительного приемника.