Устройство для передачи информации и система для передачи информации над водной поверхностью морей и океанов

Устройство для передачи информации и система для передачи информации над водной поверхностью морей и океанов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к системам оповещения и коммуникации в международных пространствах.

Передача информации над поверхностью земли при наличии прямой видимости между удаленными сегментами осуществляется приемопередатчиками с помощью вышек связи.

Отсутствие такого вида связи над водной поверхностью морей и океанов вызывает затруднения в получении информации из удаленных от суши районов. Так, например, прерывается сопровождение наземными диспетчерскими службами воздушного транспорта, удаляющегося от берега на значительное расстояние; затруднено получение гидро-, метео и др. информации из удаленных районов международных пространств; затруднено получение информации из таких районов о нахождении подводных и надводных объектов, осложнена связь с ними.

Из уровня техники известна вышка сотовой связи, включающая комбинированную ветросолнечную установку, аккумуляторы электроэнергии, инвертор для преобразования постоянного тока ветроустановки и солнечных батарей. Вышка сотовой связи выполнена в виде стальной цельнометаллической трубы, с которой соединен ветрогенератор, в нижней части стальной цельнометаллической трубы размещен конус, а по ее окружностям расположена солнечная галерея, образованная каркасом со светопрозрачным покрытием и радиально от центра вышки сотовой связи расположенными тепловыми аккумуляторами (RU 83163 U1, 20.05.2009) [1]. Известная вышка не предназначена для размещения на водной поверхности и не может быть использована для передачи информации через водные пространства.

Задачей предложенного изобретения является создание коммуникативной системы в надводных пространствах, которая будет способствовать не только получению информации из удаленных районов, но и общению через морские пространства, а также создание автономного устройства для передачи информации, которое можно размещать непосредственно на поверхности моря, и обеспечивающего устойчивую связь в пределах мирового океана.

Задача решается тем, что устройство для передачи информации над водной поверхностью содержит вышку с оборудованием для приема и передачи сигналов связи, шарнирно соединенную посредством штанг с, по меньшей мере, тремя поплавками, соединенными с устройством для выработки электроэнергии, выполненным с возможностью преобразования работы, совершаемой при относительном перемещении поплавков и вышки в электрическую энергию, а также якорное устройство, расположенное в нижней части вышки. Устройство предпочтительно снабжено солнечной батареей, установленной на вышке с возможностью складывания и раскладывания.

В частном варианте выполнения заявляемого изобретения устройство для выработки электроэнергии может содержать, по меньшей мере, один гидроцилиндр, корпус которого соединен с вышкой, а его шток - со штангой, или корпус соединен со штангой, а шток - с вышкой, пружину или пневмоэлемент, установленные с возможностью обеспечения возвратного перемещения соответствующего поплавка, гидромотор, который на входе соединен через систему обратных клапанов с гидроцилиндром, а на выходе - с генератором.

Устройство для выработки электроэнергии также может дополнительно содержать регулятор давления в гидроцилиндрах и гидроаккумулятор.

Устройство может быть снабжено гидролокатором и/или датчиками: течения, уровня кислорода в воде, солености и температуры воды, высоты волн, направления и скорости ветра, солнечной радиации, относительной влажности воздуха, осадков, сейсмической активности и т.п.

Центр тяжести всего устройства должен находиться ниже поверхности воды, на которой он установлен, что обеспечивает устойчивость устройства в вертикальном положении.

Задача решается также системой передачи информации над водной поверхностью, содержащей предложенные устройства, расположенные на морской и/или океанической водной поверхности цепью или сетью на расстояниях друг от друга, обеспечивающих устойчивую связь, и фиксированные на местах дислокации с помощью их якорных устройств.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображен схематический вид предложенного устройства в аксонометрии.

На фиг.2 изображена принципиальная гидравлическая схема устройства для выработки электроэнергии.

На фиг.3 показано принципиальное взаимодействие пружины и гидроцилиндра.

На фиг.4 изображен вид нижней части устройства в аксонометрии.

Предложенное устройство для передачи информации (называемое далее «Столб оповещения морской», сокращенно СОМ) является автономным устройством, вырабатывающим электроэнергию для питания размещенного на нем оборудования из возобновляемых источников энергии (энергии морских волн и солнечной энергии).

Столб оповещения морской (фиг.1) содержит вышку 1 с оборудованием 2 для приема и передачи сигналов связи, шарнирно соединенную посредством штанг 3 с четырьмя поплавками 4, якорное устройство 5, расположенное в нижней части вышки 1, и устройство для выработки электроэнергии.

Устройство для выработки электроэнергии содержит, по меньшей мере, один гидроцилиндр 6. В предпочтительном варианте число гидроцилиндров 6 равно числу поплавков 4. Корпуса гидроцилиндров 6 через шарниры соединены с вышкой 1, а их штоки 7 через шарниры соединены со штангами 3. Пружины 8 установлены параллельно (см. фиг.3) или соосно (см. фиг.1) гидроцилиндрам 6 с возможностью обеспечения возвратного перемещения поплавков 4. Гидромотор 9 на входе соединен через систему обратных клапанов 10 с гидроцилиндрами 6, а на выходе - с генератором 11. В гидросистему может быть включен регулятор 12 давления и гидроаккумулятор 13.

Столб также содержит складываемую для уменьшения парусности солнечную батарею 14, а также блок 16 аккумуляторных батарей, которые позволяют нивелировать изменения в естественном волнении океана и обеспечивать бесперебойную работу аппаратуры. В нижней части столба установлен гидролокатор 15 (фиг.4).

СОМ является полностью автономным устройством, использующим возобновляемые источники энергии, а именно энергию морских волн, и, при необходимости, энергию солнца, вырабатываемую солнечными батареями 14. Энергию морских волн преобразуют в электрическую энергию путем преобразования работы, совершаемой взаимным движением поплавков 4 и вышки 1. Причем поплавки 4 одновременно являются и несущим элементом конструкции, обеспечивающими плавучесть устройства.

Изменение взаимоположения поплавков 4 и вышки 1 приводит в движение штоки гидроцилиндров 6, которые проталкивают масло через гидромоторы 9, которые, в свою очередь, вращают генераторы 11.

Величина вырабатываемой энергии пропорциональна массе СОМа. Мощность электроэнергии, вырабатываемая СОМом от движения волн, может достигать величины 1 кВт от одной тонны массы СОМа. Величина вырабатываемой энергии, в свою очередь, зависит от потребностей передающей аппаратуры, размещенной на вышке.

Необходимой конструктивной особенностью СОМа является пониженный центр тяжести, который находится ниже уровня моря, обеспечивая тем самым устойчивость СОМа в вертикальном положении. Высота СОМа над уровнем моря может колебаться от 10 до 100 метров, в зависимости от требований заказчика и условий размещения. Соответственно и общая масса СОМов будет колебаться примерно от 10 до 100 тонн. СОМ закреплен на морском дне якорными устройствами 5, которые фиксируют место дислокации СОМа, но обеспечивают подвижность конструкции в некотором диапазоне.

Элементы конструкции изготовлены из материалов, устойчивых к факторам среды использования (морская вода, ветер, солнце, температурный режим эксплуатации). Устройство выполнено таким образом, чтобы не требовать регламентных работ чаще чем раз в 3 месяца.

Предложенная система для передачи информации над водной поверхностью морей и океанов (на чертежах не показана) содержит множество СОМов, фиксированных на местах дислокации с помощью своих якорных устройств и расположенных на таком расстоянии друг от друга, чтобы сохранялась устойчивая связь для приема/передачи и ретрансляции заданной информации. Из СОМов можно выстраивать цепь, двойную цепь и т.п., вплоть до схем сотовой связи. Легко подсчитать, что для покрытия сплошной квадратной сеткой из СОМов со стороной квадрата 40 км, обеспечивающей устойчивую связь по всем направлениям всевозможных водных поверхностей морей и океанов, более чем достаточно 200000 таких столбов.

1. Устройство для передачи информации над водной поверхностью, содержащее вышку с оборудованием для приема и передачи сигналов связи, шарнирно соединенную посредством штанг с, по меньшей мере, тремя поплавками, соединенными с устройством для выработки электроэнергии, выполненным с возможностью преобразования работы, совершаемой при относительном перемещении поплавков и вышки в электрическую энергию, а также якорное устройство, расположенное в нижней части вышки.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено солнечной батареей, установленной на вышке с возможностью складывания и раскладывания.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство для выработки электроэнергии содержит, по меньшей мере, один гидроцилиндр, корпус которого соединен с вышкой, а его шток - со штангой, или корпус - с вышкой, а шток - со штангой, пружину или пневмоэлемент, установленные с возможностью обеспечения возвратного перемещения соответствующего поплавка, гидромотор, который на входе соединен через систему обратных клапанов с гидроцилиндром, а на выходе - с генератором.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что устройство для выработки электроэнергии дополнительно содержит регулятор давления и гидроаккумулятор, соединенные с гидроцилиндрами.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено гидролокатором, и/или блоком аккумуляторных батарей, и/или датчиками течения, уровня кислорода в воде, солености и температуры воды, высоты волн, направления и скорости ветра, солнечной радиации, относительной влажности воздуха, осадков, сейсмической активности.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при размещении его на поверхности воды его центр тяжести находится ниже поверхности воды.

7. Система передачи информации над водной поверхностью, содержащая устройства, выполненные по любому из пп.1-6, расположенные на морской и/или океанической водной поверхности по меньшей мере одной цепью или сетью на расстоянии друг от друга, обеспечивающем устойчивую связь, и фиксированные на местах дислокации с помощью их якорных устройств.