Система многоразового оповещения о волнах цунами в глубоком океане

Система многоразового оповещения о волнах цунами в глубоком океане

Реферат

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

До настоящего времени остается актуальным заблаговременное оповещение о возникновении этих волн в открытом глубоком океане. Существующие на Дальнем востоке и в Японии системы мониторинга, основанные на регистрации изменений уровня океана в прибрежной области, не обеспечивают необходимой заблаговременности оповещения о цунами, а известная специализированная система оповещения о волнах цунами DART (США), основанная на регистрации колебаний давления на дне океана и предназначенная для постановок в открытом глубоком океане, слишком трудоемка в изготовлении и эксплуатации, что не позволяет расположить необходимое большое число этих средств вдоль границ опасных районов.

Наиболее близким к предлагаемой системе по технической сущности является способ и система оповещения о волнах цунами в океане, изложенные в патенте на изобретение RU 2339977 С2, где для обеспечения оповещения о цунами используются глубоководные донные станции одноразового действия, каждая из которых оборудована регистратором колебаний давления на частотах, характерных для волн цунами, и блоком с радиопередатчиком. При поступлении сигнала, превышающего определенный уровень, блок с радиопередатчиком отцепляется от донной станции и всплывает на водную поверхность для передачи данных через спутник или на береговой пост.

Недостатком данного способа и системы является отсутствие возможности организации необходимого быстрого оповещения о возникновении волн цунами из-за долгого всплытия блока с радиопередатчиком с глубин 4-5 км в океане после его отцепления от донной станции, порядка одного часа, тогда как волна цунами накатывается на ближайшее побережье уже через 10-20 минут после ее возникновения в океане. Кроме того, одноразовый принцип действия, заложенный в систему, снижает ее надежность.

Целью изобретения является существенное сокращение времени от момента регистрации волн цунами до оповещения о них, не превышающее нескольких минут, и многоразовый принцип действия системы при сохранении простоты конструкции и эксплуатации системы в целом.

Указанный технический результат достигается тем, что, в отличие от известного способа с использованием донной станции одноразового действия, в которой оба блока - блок, регистрирующий колебания давления на частотах, характерных для волн цунами, и блок с радиопередатчиком - конструктивно объединены в лежащей на глубоком дне станции, что не позволяет обеспечить быстрое всплытие радиопередатчика с большой глубины и, следовательно, заблаговременно оповестить о цунами. В предлагаемом техническом решении системы многоразового действия для обеспечения заблаговременного оповещения о цунами оба блока пространственно разъединены - блок, регистрирующий колебания давления, находится на глубоком дне, а блок, или контейнер, с помещенными в него несколькими радиопередатчиками притоплен в приповерхностной области на своем якоре, при этом оба блока связаны по акустическому каналу связи в водной среде. Удаление контейнера с радиопередатчиками от водной поверхности позволяет освободить контейнер от воздействия волнения, для этого достаточно притопить его на 20-30 м от водной поверхности, и, вместе с тем, при этом обеспечивается близость водной поверхности для быстрого всплытия радиопередатчика после его отцеплении от контейнера.

При возникновении колебаний давления в водной среде, характерных для волн цунами, команда с блока на дне, зарегистрировавшего колебания давления, передается по акустическому каналу на контейнер с радиопередатчиками, и один из радиопередатчиков отсоединяется от контейнера, всплывает на водную поверхность для передачи радиосигнала о возникновении волн цунами. Каждый из оставшихся в контейнере радиопередатчиков используется в дальнейшем при очередном возникновении волн цунами.

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

Спецификой способа является автономная работа системы в ждущем режиме вдали от берегов на глубинах ложа океана 4-5 км и более, вплоть до максимальных океанических глубин, с регистрацией волн давления на частотах в области 0,001-0,002 Гц. Исходя из механизма образования волн цунами (Ч.Дрейк и др. Океан сам по себе и для нас. М.: "Прогресс", 1982, с.143-145), их высота на водной поверхности для представляющих опасность разрушительных волн цунами составляет несколько метров при длине волн более 100 км, что приводит к давлению на дне, существенно превышающему, до 1000 раз, естественный окружающий шум океана в указанной полосе частот (E.E.Gossard. Spectra of atmospheric scalas. J. Geoph. Res., 1960, v.65, N 10, 3339-3351).

Исходя из рассмотренных условий, приемная часть системы, воспринимающая колебания давления в водной среде, должна быть малочувствительной и работать на дне океана в ждущем режиме в течение значительного времени - до 10 и более лет, характерных для интервалов возникновения волн. Станция должна состоять из двух автономных по электропитанию блоков, механически и пространственно разъединенных между собой: лежащий на дне блок, регистрирующий колебания давления в указанной полосе частот, характерных для цунами, и заякоренный на тросе контейнер с несколькими радиопередатчиками. При регистрации колебаний, превышающих определенный уровень, характерный для разрушительных цунами, с блока, регистрирующего колебания давления, поступает команда на отцепление по акустическому каналу связи, и один из радиопередатчиков должен автоматически отсоединяться от контейнера на якоре и всплывать на водную поверхность, после чего передавать радиосигнал оповещения о цунами и координаты станции на спутник или на береговой пост. Система прекращает свое существование после того как будет израсходован весь запас радиопередатчиков в контейнере или закончится ресурс по электропитанию, что экономически целесообразно, учитывая большой срок непрерывной работы системы.

Что касается возможного технического выполнения отдельных частей системы, таких как чувствительный к колебаниям давления элемент и радиопередатчики, то они могут быть идентичны описанным в RU 2339977 С2. Возможный вариант выполнения контейнера с радиопередатчиками, помещенного в водную среду, представлен на фиг.1. Здесь 1 - контейнер в виде полого цилиндра, в который уложены друг на друга несколько радиопередатчиков 2, каждый из которых заключен в сферический корпус, прозрачный для радиоволн. Контейнер 1 оборудован дозиметром 3, освобождающим для всплытия верхнюю сферу с радиопередатчиком по команде, поступающей по акустическому каналу на приемник акустических сигналов 4. Контейнер 1 удерживается в вертикальном положении с помощью троса 5 на якоре за счет сил положительной плавучести со стороны помещенных в него сфер с радиопередатчиками. При израсходовании всего запаса сфер, размещенных в контейнере, пустой контейнер и трос под своей тяжестью опускаются на дно.

Техническим результатом настоящего изобретения является осуществление заблаговременного оперативного оповещения о волнах цунами.

1. Система многоразового оповещения о волнах цунами в глубоком открытом океане, основанная на регистрации колебаний давления на дне океана, характерных для разрушительных цунами, выполненная в виде блоков, осуществляющих регистрацию колебаний давления и передачу данных оповещения о возникновении цунами, отличающаяся тем, что блок, регистрирующий колебания давления, находится на дне, а блок или цилиндрический контейнер с несколькими радиопередатчиками, предназначенными для передачи данных оповещения о волнах цунами, притоплен в приповерхностной области, при этом оба блока работают в ждущем режиме и при наступлении колебаний, характерных для разрушительных цунами, с блока, регистрирующего колебания давления, поступает команда на контейнер с радиопередатчиками по акустическому каналу связи, по которой один из радиопередатчиков автоматически отсоединяется от контейнера и всплывает на водную поверхность, после чего передает радиосигнал оповещения о цунами и координаты системы на спутник или на береговой пост.

2. Система многоразового оповещения по п.1, отличающаяся тем, что контейнер с радиопередатчиками выполнен в виде полого цилиндра с уложенными в него друг на друга несколькими радиопередатчиками, каждый из которых заключен в сферический корпус, прозрачный для радиоволн, при этом цилиндр оборудован дозиметром, освобождающим для всплытия верхнюю сферу с радиопередатчиком по команде, поступающей по акустическому каналу с блока, регистрирующего колебания давления.