BG67131B1 - Система за подводно наблюдение - Google Patents

Abstract

Системата за подводно наблюдение съдържа подводни маски (1) за наблюдатели (2), снабдени с клапан (3) за подаване на въздух (4) за дишане и за освобождаването му след издишване, гъвкави маркучи (5) за доставяне на въздуха (4), свързани с маските (1) и излизащи над повърхността на водата. Наблюдателите (2) са екипирани и със спасителни жилетки (6). Има още подводна (7) и надводна (8) част. В подводната (7) са разположени наблюдателите (2), подходящо прикрепени към нея с колани (9) и катарами (10) за експресно освобождаване при необходимост за изплуване. Сумарното тегло на част (7) и наблюдателите (2) е по-голямо от изтласкващата ги сила, генерирана от жилетките (6) и наличния витален въздух (4) у наблюдателите (2). Надводната част (8) е затворен обем, запълнен с атмосферен въздух (11). Формата и размерите на частта (8) определят подемната й архимедова сила да е по-голяма от сумарното тегло на частта (7) с наблюдателите (2) минус подемната сила на жилетките (6) и виталния въздух (4) у наблюдателите (2). Подводната (7) и надводната (8) част на системата са съединени чрез четен брой корди (12) с еднаква дължина, определяща дълбочината на потапяне. Маркучите (5) са неподвижно закрепени към надводната част (8) като дължината им е по-голяма от тази на кордите (12). Предвижването на наблюдателите (2) става от надводен плавателен съд (13), съединен с подводната част (7) с друга корда (14).

Description

Област на техниката

Изобретението се отнася до система за подводно наблюдение, приложимо в областта на роботизираните и мехатронните устройства и апарати за превенция, инспекция и контрол на морската и речната акватория на страната и обекти от критичната инфраструктура; за подводно-технически дейности с многостранно предназначение включително поддръжка и ремонт на язовирни стени и кейове; за целите на сигурността и контратероризма; туризма и развлекателния курортен сегмент за наблюдение, фотографиране и изследване на обекти и забележителности от подводната флора и фауна; подводната археология; добива на миди и бисерни образования; в екологията при регистрация на замърсявания на водата в морета, океани, реки и езера, включително с химически, био-патогенни и радиоактивни нуклеиди; военното дело и др.

Предшестващо състояние на техниката

Известна е система за подводно наблюдение, позната още като водолазна камбана или кесон, съдържаща метална камера във формата на камбана, отворена отдолу. Тя е спусната на определена дълбочина във водата с въже/корда от палубата на кораб. Наблюдателите/водолазите са разположени в горната част на камерата като наблюдението на подводната среда става през стъклени илюминатори. С маркуч от кораба в камерата се подава въздух за дишане с такова налягане, каквото е на водния стълб на съответната дълбочина на потапяне на камбаната като водата не трябва да попада в камерата с наблюдателя/наблюдателите. Често за повишаване на сигурността на хората, те са екипирани с подводни маски, снабдени с клапан за подаване на въздуха за дишане при същото налягане каквото е в камерата и за освобождаването му след издишване [1-3].

Несъвършенство на тази система за подводно наблюдение е, че наблюдателят/наблюдателите са постоянно при повишено налягане на въздуха по отношение на атмосферното и трябва да дишат при тези противоестествени условия.

Несъвършенство е също вредното отражение върху здравето на човека продължителното дишане на въздух с повишено налягане, водещо до поява на кесонна болест.

Несъвършенство е още силно ограниченият обхват на наблюдението/изследването, поради статично разположената метална камбана, а преместването й под водата става чрез промяна на местоположението на кораба, което сериозно усложнява наблюдението.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се създаде система за подводно наблюдение, при която да отпадне пребиваването на наблюдателите при повишено налягане на въздуха, да се премахнат вредните за здравето на хората условия за дишане под водата, водещи до кесонна болест и се разшири обхвата на подводното наблюдение/изследване.

Тази задача се решава със система за подводно наблюдение, съдържаща подводни маски за наблюдатели, снабдени с клапан за подаване на въздух за дишане и за освобождаването му след издишване, гъвкави маркучи за доставяне на въздуха, свързани с маските и излизащи над повърхността на водата. Наблюдателите са екипирани и със спасителни жилетки. Има още подводна и надводна част. В подводната част са разположени наблюдателите, прикрепени към нея с колани и катарами за експресно освобождаване при необходимост за изплуване. Сумарното тегло на подводната част и наблюдателите е по-голямо от изтласкващата ги архимедова сила от жилетките и наличния витален въздух у наблюдателите. Надводната част е затворен обем, запълнен с въздух при атмосферно налягане. Формата и размерите на надводната част определят подемната й архимедова сила да е по-голяма от сумарното тегло на подводната част с наблюдателите минус подемната сила на жилетките и виталния въздух у наблюдателите. Подводната и надводната част на системата са съединени чрез четен брой корди с еднаква дължина, определяща дълбочината на потапяне. Маркучите са неподвижно закрепени към надводната част като дължината им е по-голяма от тази на кордите. Придвижването на наблюдателите става от надводен плавателен съд, съединен с подводната част с друга корда.

Описания на издадени патенти за изобретения № 09.2/30.09.2020

Предимство на изобретението е отпадане на необходимостта наблюдателите да дишат въздух с повишено налягане като подаваният въздух през гъвкавите маркучи е при естествени атмосферни условия.

Предимство е също отсъствието на вредната за наблюдателите кесонна болест от продължително дишане на въздух с повишено налягане.

Предимство е още драстично увеличеният обхват на наблюдението/изследването под водата в резултат на мобилността на системата, подпомогната чрез лесното й преместване с помощта на лек плавателен съд.

Предимство е и неограниченият времеви ресурс на водолазите/наблюдателите за наблюдение/ изследване под водата.

Предимство е така също и лесното изменение на дълбочината на потапяне на наблюдателите с едновременна промяна на дължината на маркучите и симетрично разположените корди.

Пояснение на приложената фигура

По-подробно изобретението се пояснява с едно негово примерно изпълнение, дадено на приложената фигура 1.

Примери за изпълнение на изобретението

Системата за подводно наблюдение съдържа подводни маски 1 за наблюдатели 2, снабдени с клапан 3 за подаване на въздух 4 за дишане и за освобождаването му след издишване, гъвкави маркучи 5 за доставяне на въздуха 4, свързани с маските 1 и излизащи над повърхността на водата. Наблюдателите 2 са екипирани и със спасителни жилетки 6. Има още подводна 7 и надводна 8 част. В подводната 7 са разположени наблюдателите 2, подходящо прикрепени към нея с колани 9 и катарами 10 за експресно освобождаване при необходимост за изплуване. Сумарното тегло на част 7 и наблюдателите 2 е поголямо от изтласкващата ги архимедова сила от жилетките 6 и наличния витален въздух 4 у наблюдателите 2. Надводната част 8 е затворен обем, запълнен с въздух при атмосферно налягане 11. Формата и размерите на част 8 определят подемната й архимедова сила да е по-голяма от сумарното тегло на част 7 с наблюдателите 2 минус подемната сила на жилетките 6 и виталния въздух 4 у наблюдателите 2. Подводната 7 и надводната 8 част на системата са съединени чрез четен брой корди 12 с еднаква дължина, определяща дълбочината на потапяне. Маркучите 5 са неподвижно закрепени към надводната част 8 като дължината им е по-голяма от тази на кордите 12. Придвижването на наблюдателите 2 става от надводен плавателен съд 13, съединен с подводната част 7 с друга корда 14.

Действието на системата за подводно наблюдение, съгласно изобретението, е следното.

Теглото Р на подводната част 7 на системата заедно с това на наблюдателите 2 следва да е по-голямо от подемната архимедова сила F действаща вертикално нагоре към повърхността на водата, Р > F Тази сила F се създава от празни обеми в конструкцията на подводната част 7 - спасителните жилетки 6 на наблюдателите 2, и от винаги присъстващия витален въздух 4 в дробовете им. За да не изплуват произволно на водната повърхност, наблюдателите 2 са прикрепени към корпуса на подводната част 7 с помощта на колани 9, снабдени с катарами 10 за експресно освобождаване при необходимост от изплуване. Същевременно фиксираната дълбочина на потапяне на наблюдателите 2 се определя от дължината на симетрично разположените и четен брой корди 12. Те осъществяват мека връзка на подводната 7 и надводната 8 част на системата. Надводната част 8 представлява затворен обем, запълнен с атмосферен въздух 11. Размерите и формата на част 8 са такива, че подемната й архимедова сила F_A2 да е по-голяма от сумарното тегло Р на част 7 с наблюдателите 2 минус подемната архимедова сила на жилетките 6 и виталния въздух 4 у наблюдателите 2, който комуникира с повърхността на част 8, F_A2 > Р - F Материалът за изработване на надводната част 8 е без значение, може да бъде пластмаса, алуминий, поцинкована ламарина, алпака, импрегниран материал и т. н. Главното условие е, размерите на тази част 8 да са такива, че генерираната от нея подемна сила F_A2 да е в състояние да поддържа на определена дълбочина от повърхността подводната част 7 на системата заедно с наблюдателите 2. Важното е затвореният обем 8 да предоставя необходимата сила F_A2, която да не позволява подводната 7 и надводната част 8 неконтролирано да потънат заедно с наблюдателите 2. Следователно силата F_A2 трябва да е оразмерена така, че винаги сумарното тегло Р на всички наблюдатели 2 да е винаги по24

Описания на издадени патенти за изобретения № 09.2/30.09.2020 малко от нея. Маркучите 5, доставящи въздух 4 за дишане с атмосферно налягане на изследователите 2 се закрепват неподвижно към надводната част 8 така, че вълни с предварително определена критична височина да не заливат отворите им. Може да се използва за целта и принципа и конструкцията на шнорхела. Важно изискване е дължината на гъвкавите маркучи 5 да е по-голяма от тази на корди 12, което е съществено за подводното придвижване на системата.

Специално следва да се отбележи, че видът, формата и други технически особености на подводната 7 и надводната 8 част на системата от фигура 1 не са от значение за действието й. Важното е да са изпълнени изискванията за съотношението на теглото Р и подемните сили F и F_A2.

Драстично увеличеният обхват на наблюдението/изследването е в резултат на високата мобилност на цялата система. Придвижването на наблюдателите 2 под водата става лесно от надводен плавателен съд 13, съединен с подводната част 7 на системата чрез подходящо дълга корда 14. Съдът 13 може да бъде обикновена лодка, скутер, джет и т. н. Същественото е скоростта на придвижване да е относително ниска. Така подводното наблюдение/изследване или фотографирането на подводните обекти е ефективно и ползотворно, и отпада риска подводната част 7 принудително да изплува при висока скорост на съда 13. Оптималната дълбочина на потапяне на обикновени нетренирани наблюдатели 2 е между 3 и 5 ш. При необходимост специално подготвени и тренирани водолази 2 могат да ползват системата за потапяне на многократно по-голяма дълбочина. За удобство влизането или излизането на подводната част 7 заедно с наблюдателите 2 на брега на водния басейн - река, езеро, море и т. н. може да става опционално чрез монтирани към долната й част четири колела с подходящ диаметър.

Чрез гъвкавите маркучи 5, свързани с подводните маски 1 се дава възможността наблюдателите 2 да дишат атмосферен въздух с нормално налягане, а не с повишено както е в известното решение. Това гарантира отсъствие на опасната за здравето кесонна болест при продължителен престой във въздух с повишено налягане и излизане при атмосферно налягане без задължителна многочасова декомпресия при съответен алгоритъм. Новото решение обезпечава също неограничен времеви ресурс за наблюдение/изследване на водната флора и фауна. фотографиране, подводно-технически дейности и др. Чрез изменение на дължината на съединителните корди 12 и на гъвкавите маркучи 5 лесно и бързо се осъществява промяна на дълбочината на потапяне за наблюдателите 2, което е особено функционално. Необходимо е дължината на маркучите 5 да е по-голяма от тази на кордите 12 с цел предотвратяване евентуалното им скъсване в процеса на придвижване на част 7.

Неочакваният положителен ефект на новото техническо решение се заключава в предложената за първи път в практиката иновативна конфигурация на мобилна система за подводно наблюдение, функционално интегрираща подводна 7 и надводна 8 част с директно подаване на въздух 4 за дишане на наблюдателите 2 с нормално атмосферно налягане. Осъществява се пребиваване под водата достатъчно дълго време при драстично увеличен обхват за наблюдение. При това е предотвратена опасната кесонна болест. Освен за подводно развлечение, новото решение предоставя твърде широк спектър от дейности - от контратероризъм до подводно-технически операции. Също така наблюдателите 2 са обезопасени със спасителни жилетки 6. В случай на критична ситуация, те могат веднага експресно да изплуват на повърхността чрез освобождаване на катарамите 10. Важно предимство е, че техническото решение е винаги действащо без необходимост от допълнителни настройки.

Предложената система за подводно наблюдение може да има многобройни еквивалентни реализации. Например, наблюдателят 2 може да е разположен на подходящо „столче” 7 под водата, съединено с четири корди 12 с надводната част 8 като придвижването му става с плавници. Така отпада необходимостта от надводен плавателен съд 13. Също може да се използват всевъзможни модификации водни колела, като част от тях позволяват наблюдателите 2 автономно да се придвижват под водата без плавателен съд 13. Тези съоръжения следва да се приспособят за подводен престой с наблюдатели 2 както при новото решение. За целите на развлекателния курортен сегмент системата може да се използва и за нощно разглеждане на подводната флора и фауна. Това се постига с разполагане на акумулаторна батерия в надводната част 8, захранваща чрез кабели прожектори, монтирани подходящо в подводната част 7.

Съществува възможност системата да се придвижва под вода, без части от нея да са върху водната повърхност. В този случай връзката между части 7 и 8 следва да е твърда с подходяща дължина. Горната

Описания на издадени патенти за изобретения № 09.2/30.09.2020 част 7 е снабдена с бутилки със сгъстен въздух или смес за дишане (хелий с кислород, въздух с хелий и т. н.) с такъв обем, че двете части 7 и 8 едновременно да са в неутрално (безразлично) равновесие на фиксирана дълбочина. Водолазът 2 получава въздух 4 за дишане от бутилка през редуциращ щуцер вентил както при акваланга. Придвижването на системата под водата става с управляем турбодвигател тип торпеден, или друг подобен вид. Възможно е конструктивно двете части 7 и 8 да се обединят в едно цяло като този апарат да е с аеродинамична форма. Подобна мехатронна система може да се използва и без водолаз 2. С нея могат да се пренасят на подходяща дълбочина специфични товари. В този случай управлението става дистанционно и/или с микропроцесорно устройство с елементи на изкуствен интелект, съдържащо GPS, 3D магнитометър, електронна карта на акваторията и др. Изплуването става като в запълнени с вода пространства в системата автоматично се вкарва въздух под високо налягане, формирайки така затворен обем с подходяща подемна сила на Архимед.

Claims (1)

1. Патентни претенции

   1. Система за подводно наблюдение, съдържаща една или повече подводни маски за един или повече наблюдатели, снабдени с клапан за подаване на въздух за дишане на наблюдателите и за освобождаването му след издишване, гъвкави маркучи за доставяне на въздуха, свързани с маските и излизащи над повърхността на водата, като наблюдателите са екипирани и със спасителни жилетки, характеризираща се с това, че има още подводна част (7) и надводна част (8), в подводната част (7) са разположени наблюдателите (2), прикрепени към нея с колани (9), снабдени с катарами (10) за експресно освобождаване при необходимост за изплуване на повърхността, сумарното тегло на подводната част (7) и наблюдателите (2) е по-голямо от изтласкващата ги архимедова сила, генерирана от спасителните жилетки (6) и наличния витален въздух (4) у наблюдателите (2), надводната част (8) е затворен обем, запълнен с въздух при атмосферно налягане (11), формата и размерите на надводната част (8) определят подемната й архимедова сила да е по-голяма от сумарното тегло на подводната част (7) с наблюдателите (2) минус подемната сила на жилетките (6) и виталния въздух (4) у наблюдателите (2), подводната част (7) и надводната част (8) на системата са съединени чрез четен брой корди (12) с еднаква дължина, определяща дълбочината на потапяне, маркучите (5) за подаване на въздуха (4) за дишане са неподвижно закрепени към надводната част (8) като дължината им е по-голяма от тази на корди (12), придвижването на наблюдателите (2) става от надводен плавателен съд (13), съединен с подводната част (7) с друга корда (14).