система связи с глубокопогруженными подводными объектами

Формула изобретения

Система связи с глубокопогруженными подводными объектами, содержащая береговую приемопередающую аппаратуру оптического диапазона и оптический канализатор, проложенный по дну водоема, при этом подводный объект также содержит приемопередающую аппаратуру оптического диапазона, отличающаяся тем, что оптический канализатор выполнен в виде подводного герметичного оптического лучевода диаметром 2-50 см, с возможностью распространения по нему оптического сигнала с длиной волны =0,48-0,56 мкм, промодулированного с помощью поднесущих частот для создания нескольких каналов связи одновременно, при этом оптический канализатор одним концом соединен с блоком ввода и вывода информации через береговую приемопередающую аппаратуру оптического диапазона, которая, в свою очередь, соединена с вакуумным насосом, в оптический канализатор встроены корректирующие элементы для компенсации потерь светового излучения и изменения направления луча на сгибах оптического лучевода, кроме того, другой конец оптического канализатора имеет выходное оптическое окно для установления связи, на радиус действия оптического канала связи, с приемопередающей аппаратурой оптического диапазона, размещенной на подводном объекте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области радиоэлектроники, а именно к технике проводной связи, и может быть использовано для организации связи с глубокопогруженными подводными объектами.

С открытием оптических систем связи, основанных на использовании оптического кабеля (канализатора), открываются новые пути построения подводных систем связи, которые могут быть использованы для связи с глубокопогруженными подводными объектами.

Известна система подводной кабельной глубоководной связи с подводными лодками, заявка на изобретение №2003121744/09 (023025) от 14.07.03 г., на которую выдано положительное решение.

Система содержит береговые оконечные пункты с установленными приемопередающими станциями оптического диапазона, которые соединены подводным оптическим кабелем с ретрансляторами. Дополнительно с ретрансляторами установлены плавающие на глубине подводные гидроакустические станции (ГАС). Для выхода на связь с береговым оконечным пунктом подводная лодка подходит к плавающей ГАС на радиус действия гидроакустической аппаратуры и, не всплывая, передает информацию с помощью телеграфной аппаратуры через свою гидроакустическую станцию.

Недостатком прототипа является то, что система не обеспечивает скрытности передаваемой информации, так как гидроакустический канал связи подвержен возможности несанкционированного перехвата, кроме того, он имеет узкую полосу пропускания.

Целью изобретения является повышение скрытности и помехозащищенности связи, а также увеличение скорости и объема передаваемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что система связи с глубокопогруженными подводными объектами состоит из береговой приемопередающей аппаратуры оптического диапазона, соединенной с оптическим канализатором, проложенным по дну водоема, при этом для выхода на связь с береговым оконечным пунктом подводный объект подходит к входному оптическому окну канализатора на радиус действия оптического канала связи и, не всплывая, передает информацию с помощью своей приемопередающей аппаратуры оптического диапазона, при этом канализатор выполнен в виде подводного герметичного оптического лучевода диаметром 2÷50 см, по которому распространяется оптический сигнал с длиной волны =0,48-0,56 мкм, промодулированный с помощью поднесущих частот, для передачи нескольких каналов связи одновременно, при этом канализатор одним концом соединен с блоком ввода и вывода информации через береговую приемопередающую аппаратуру оптического диапазона, которая в свою очередь соединена с вакуумным насосом, при этом в канализатор встроены корректирующие элементы, причем второй конец канализатора имеет выходное оптическое окно, через которое устанавливается связь с приемопередающей аппаратурой оптического диапазона, размещенной на подводном объекте.

На чертеже показана блок схема системы связи с глубокопогруженными подводными объектами, где:

1 - блок ввода и вывода информации;

2 - береговая приемопередающая аппаратура оптического диапазона;

3 - вакуумный насос;

4 - герметичный оптический лучевод;

5 - корректирующий элемент;

6 - выходное оптическое окно;

7 - приемопередающая аппаратура оптического диапазона подводного объекта;

8 - подводный объект.

Откачка воздуха из герметичного оптического волновода (4) вакуумным насосом (3) необходима для уменьшения потерь светового излучения вследствие поглощения и рассеивания в газах.

Корректирующие элементы 5 компенсируют потери светового излучения, вызванные конечной расфокусировкой оптического луча, и представляют собой диэлектрические или газовые линзы. Кроме того, для изменения направления луча на сгибах лучевода (4) используются призмы, зеркала и жгуты из оптических волноводов. Для уменьшения потерь за счет отражения от торцов корректирующих устройств 5 на них наносятся просветляющие покрытия или осуществляется их ориентация под углами Брюстера.

Если за среднюю величину затухания в оптическом лучеводе 4 принять 0,5 дБ/км, то через 10 км подводной трассы мощность оптического излучения уменьшится в 3,16 раза или на 5 дБ. При телесном угле луча, выходящего из выходного оптического окна 6, равном /2 на расстоянии 50 м, будет облучаться поверхность площадью S= R²=7850 м. Учитывая рассеивание в воде S 10000 м². Величина интенсивности светового потока при прохождении в воде рассчитывается по формуле:

I=I_oе^{- z},

где I_о- интенсивность падающего светового потока;

- коэффициент затухания для морской воды, равный 0,05÷0,1;

z - длина пути, пройденная лучом света в воде.

Для отверстия в корпусе подводного объекта 8 диаметром 20 см площадь фотоприемного элемента составит 0,0314 м² (фотоэлемент может быть установлен вне прочного корпуса подводного объекта 8, тогда его площадь может быть значительно увеличена). Таким образом, с помощью лазера мощностью излучения 10 Вт энергия, попадающая на фотоприемник, размещенный на расстоянии 50 м, составит около 10^-7 Вт. Чувствительность современных фотоприемников, без учета полосы пропускания, составляет 10^-12 Вт.

Таким образом, при непрерывной мощности 10 Вт обеспечивается оптическая связь с подводным объектом 8 на расстоянии около 100 м от выходного окна 6. Учитывая возможность проведения подводных работ, оптический лучевод 4 может быть проложен и отъюстирован на глубинах до 100 м.

При увеличении мощности лазеров и приобретении опыта строительства подводных лучеводов дальность связи между подводным объектом и выходным оптическим окном лучевода может достигать 500-1000 м, а глубина прокладки - нескольких сот метров.

Преимущество предложенной системы состоит в гарантированной скрытности и помехоустойчивости связи с подводным объектами. Прослушивание и перехват информации исключается, так как любые нарушения герметичности оптических лучеводов фиксируются береговой приемопередающей аппаратурой оптического диапазона. Созданные элементы оптического тракта обеспечивают полосу пропускания десятки ГГц, что позволяет при использовании нескольких поднесущих частот создать многоканальную подводную линию связи, обеспечивающую передачу информации при организации нескольких тысяч каналов связи различного типа.