Przedmiotem wynalazku jest sposób i uklad do wyzna¬ czania toru modeli swobodnych statków z zastosowaniem ultradzwieków.Znane sposoby wyznaczania toru modeli swobodnych statkówi urzadzenia do realizacji tych sposobów oparte sa na metodzienamiarów optycznychbadz na metodzie ultra¬ dzwiekowej. Sposób pierwszy, wykorzystujacy metode na¬ miarów optycznych, polega na sledzeniuchwilowej pozycji modelu przy pomocy dwóch namierników optycznych, ustawionych w punktach o znanym polozeniu na brzegu zbiornika wodnego, w którym porusza sie model. Po wyce¬ lowaniu namierników przez obserwatorów, na maszt umieszczony w srodku ciezkosci modelu obracane sa one tak, zeby punkt przeciecia ich osi optycznych nadazal za chwilowa pozycja poruszajacego sie modelu. Katy namia¬ rowe, otrzymywane jednoczesnie z obu namierników, okreslaja chwilowe pozycje modelu, co pozwala na wyzna¬ czenie jego toru. Odtworzenie katów namiarowych i rejes¬ tracje toru modelu realizuje sie przy pomocy urzadzenia zwanego torografem. Na krawedzi stolu torografu zamoco¬ wany jest jeden namiernik oraz uklad nadazny, powtarza¬ jacy ruch drugiego namiernika poprzez lacze selsynowe.Na osiach pierwszego namiernika i ukladu nadaznego umieszczone sa ramiona wodzace torografu, wykonujace ruchy równolegle do linii namiarowych. Pisak umieszczo¬ ny w przecieciu ramion wodzacych markuje wiec w kaz¬ dym momencie czasu chwilowa pozycje modelu, co daje w wyniku rejestracje jego toru.Sposób drugi, wykorzystujacy metode ultradzwiekowa, polega na pomiarze odstepów czasu pomiedzy momentem nadania impulsu ultradzwiekowego przez projektor umie¬ szczony pod dnem modelu, a momentami odebrania tego impulsu przez dwa lub trzy hydrofony umieszczone w zbiorniku wodnym w punktach o znanym polozeniu.Przy znanej predkosci propagacji fali ultradzwiekowej w wodzie, na podstawie zmierzonych odstepów czasu wy¬ znacza sie kola pozycyjne,przeciecie którychokresla chwi¬ lowa pozycje modelu. Uklad do realizacji tego sposobu zawiera nadajnik umieszczony na modelu oraz czesc odbior¬ cza. Nadajnik sklada sie z impulsowego generatora mocy, zasilajacego podlaczony do jego wyjscia projektor ultra¬ dzwiekowy, umieszczony pod dnem modelu. Czesc odbior¬ cza ukladu zawiera dwa lub trzy hydrofony polaczone ka¬ blami z wejsciami wielokanalowego magnetofonu. Do jed¬ nego z wejsc magnetofonu doprowadzony jest laczem kablo¬ wym lub radiowym impuls wysylany z nadajnika. W kazdej transmisji nadajnika na tasmie magnetycznej rejestrowa¬ nyjest impuls nadany i impulsy odebrane przez hydrofony.Do wyjscia magnetofonu podlaczony jest wielokanalowy oscyloskop, na którego ekranie odczytuje sie opóznienia impulsów odebranych, co umozliwia okreslenie pozycji chwilowych modelu.Glówna wada pierwszego sposobu wyznaczania toru modeli swobodnych statków jest mala dokladnosc wyko¬ nywanych namiarów optycznych, wynikajaca z recznej obslugi namierników.Bledy namiarów zwiekszane sajesz¬ cze przez bledy wnoszone przez sam torograf, a wynikajace z niedokladnosci odtwarzania katów pozycyjnych przez uklad nadazny torografu wraz zlaczem selsynowym. Prze¬ cietny blad okreslenia pozycji chwilowej modelu przy 885913 pomocy torografu wykorzystujacego opisany sposób, wy¬ nosi okolo jednego metra.Istotna niedoskonalosc sposobu drugiego, wykorzystuja¬ cego metode ultradzwiekowa, polega na koniecznosci przesylania impulsu z nadajnika, umieszczonego naporu- szajacym sie modelu, do czesci odbiorczej systemu. Przesy¬ lanie tego impulsu laczem radiowym wymaga rozbudowy systemu - umieszczenia na modelu dodatkowego nadajni¬ ka, a w czesci odbiorczej odbiornika fal radiowych. Z kolei lacze kablowe zmienic moze w istotny sposób parametry toru modelu, którego nie moznajuz wtedy traktowac jako model swobodny. Glówna wada ukladu do realizacji tego sposobu polega na tym, ze nie umozliwia on otrzymania biezacej rejestracji toru modelu.Celem wynalazku jest usuniecie wad i niedoskonalosci znanych sposobów i ukladów do wyznaczania toru modeli swobodnych.Cel ten zostal osiagniety przez pomiar w kazdej trans¬ misji róznic czasu miedzy momentami odebrania, przez co najmniej trzy hydrofony umieszczone w osrodku wodnym wpunktach o znanych polozeniach, impulsu wypromienio- wanego przez projektor ultradzwiekowy zainstalowany pod dnem modelu statku. Na podstawie zmierzonych róz¬ nic czasu oraz wspólrzednychpunktów polozeniahydrofo- nów, wyznacza sie hiperbole pozycyjne, a nastepnie ich punkt przeciecia, okreslajacy pozycje modelu stadku w mo¬ mencie rozpoczecia danej transmisji. Zarejestrowane w kolejnych transmisjach chwilowe pozycje wyznaczaja tor modelu swobodnego statku.Uklad do realizacji sposobu wedlug wynalazku posiada co najmniej trzy jednakowe kanaly, z których kazdy na wyjsciu ukladu formujacego ma uklad bramkujacy dola¬ czony do wejscia licznika. Wyjscia wszystkich ukladów formujacych dolaczone sa równiez do wejscia ukladu ste¬ rujacego. Do jednego wyjscia ukladu sterujacego dolaczo¬ ne sa wejscia wszystkich ukladów bramkujacych, nato¬ miast do drugiego wyjscia dolaczone jest jedno z nyejsc maszyny cyfrowej. Do drugiego wejscia maszyny cyfrowej podlaczone sa wyjscia wszystkich liczników, a do jej wyj¬ scia dolaczony jest cyfrowy rejestrator graficzny X-Y.Drugie wyjscie maszyny cyfrowej dolaczone jest do dru-» gich wejsc wszystkich liczników. Ponadto w sklad ukladu wedlug wynalazku wchodzi generator impulsów zegaro¬ wych, którego wyjscie dolaczone jest do drugich wejsc wszystkich ukladów bramkujacych.Istotna zaleta wynalazku w odniesieniu do torografu realizujacego metode namiarów optycznych jest duza do¬ kladnosc wyznaczania toru modeli statków, wynoszaca w ukladzie bedacym przedmiotem wynalazku okolo dzie¬ siec centymetrów. Natomiast glówna zaleta wynalazku w stosunku do stosowanego dotychczas ukladu z zastoso¬ waniem ultradzwieków jest zapewnienie biezacej rejestra¬ cji toru modelustatku. Wynalazek eliminuje ponadto istot¬ na niedoskonalosc znanego sposobu wykorzystujacego me¬ tode ultradzwiekowa, polegajaca na koniecznosci stoso¬ wania lacza kablowego lub radiowego pomiedzy modelem statku, a czescia odbiorcza ukladu. Dodatkowa zaleta wynalazku jest mozliwosc wyznaczania toru jednostek ^ plywajacych zanurzonych calkowicie w wodzie. Funkcji takiej nie moze spelniac zarówno urzadzenie oparte na metodzie namiarów optycznych jak i uklad z zastosowa¬ niem ultradzwieków z laczem radiowym miedzy jednostka plywajaca a naziemnym urzadzeniem odbiorczym. Z za¬ stosowania w ukladzie wedlug wynalazku maszyny cyfro¬ wej wynika istotna korzysc techniczna, polegajaca na 591 4 mozliwosci biezacego wyznaczania oprócz toru modelu statku, takze jego chwilowych predkosci i przyspieszen oraz promienia krzywizny toru.Przedmiot wynalazku pokazany jest w przykladzie wy- 9 konania na rysunku, przedstawiajacym schemat blokowy ukladu do wyznaczania toru modeli swobodnych statków z zastosowaniem ultradzwieków.Wyznaczanie toru modeli swobodnych statków wedlug sposobu stanowiacego przedmiot wynalazku odbywa sie nastepujaco. Projektor ultradzwiekowy, umieszcony pod dnem modelu swobodnego statku, pobudzany jest przez nadajnik impulsami o stalym okresie powtarzania. Impul¬ sy te promieniowane sa przez projektor w osrodek wodny i odbierane sa przez trzy hydrofony umieszczone w punk- tach o znanym polozeniu. W kazdej transmisji, rozpoczy¬ najacej sie w momencie wysylania impulsu przez projek¬ tor, mierzy sie róznice czasów pomiedzy momentem ode¬ brania impulsu przez hydrofon znajdujacy sie aktualnie najblizej modelu, a momentami odebrania impulsu przez pozostale dwa hydrofony.Przy znanym polozeniuhydrofo- nów zmierzone róznice czasów wyznaczaja hiperbole po¬ zycyjne, których przeciecie okresla chwilowa pozycjemo¬ delu wmomencierozpoczeciadanej transmisji. Tormodelu statku otrzymuje sie, rejestrujac jego chwilowe pozycje w kolejnych transmisjach.Uklad do wyznaczania toru modeliswobodnychstatków z zastosowaniem ultradzwieków wedlug rysunku sklada sie z czesci nadawczej I, umieszczonej na modelu i z czesci odbiorczej II. Czesc nadawczaI zawiera nadajnikimpulso¬ wy 1 i dolaczony do jego wyjscia bezkierunkowy projektor ultradzwiekowy 2. Czesc odbiorczaJI posiada trzy identy¬ czne kanaly, z których kazdy posiada na wejsciu hydrofon 3 z przedwzmacniaczem 4, umieszczone w wodzie, podla¬ czone kablem 5 do wejscia ukladu formujacego 6, którego wyjscie polaczone jest z wejsciem ukladu bramkujacego 7, który podlaczony jest do wejscia licznika 8.Wyjscia wszystkich ukladów formujacych 6 podlaczone sa do wejscia ukladu sterujacego 9, którego jedno wyjscie 40 dolaczone jest do tych ukladów bramkujacych 7, do któ¬ rych podlaczone sa wyjscia ukladów formujacych 6. Do drugiego wejscia ukladów bramkujacych 7podlaczonejest wyjscie generatora impulsów zegarowych 10. Drugie wyj¬ scie ukladu sterujacego 9 polaczone jestz wejsciem maszy- 45 ny cyfrowej 11. Wyjscia liczników 8 podlaczone sa do drugiego wejscia maszyny cyfrowej 11, do której wyjscia dolaczony jest cyfrowy rejestrator graficzny X-Y12. Dru¬ gie wyjscie maszyny cyfrowej 11 polaczone jest z licznika¬ mi 8. 50 Dzialanie ukladu do wyznaczania toru modeli swobod¬ nych statków z zastosowaniem ultradzwieków jest naste¬ pujace. W momencie rozpoczecia kazdej transmisji z na¬ dajnika 1 poprzez projektor ultradzwiekowy 2 wysylany jest impuls w osrodek wodny. Okres powtarzania impulsu 55 nadanego, okreslajacy czas trwania transmisji, wynosi 1 sekunde, dlugosc impulsu wynosi 0.2 milisekudny, a czes¬ totliwosc nosna równa jest 100 kiloherców.Impuls nadany dociera do kazdego z hydrofonów 3, umieszczonych na wejsciach kanalówodbiorczych z opóznieniem okreslonym 60 odlegloscia danego hadrofonu 3 od projektora 2. Impulsy odebrane przez hydrofony 3 wzmacniane sa w przed- wzmacniaczach 4 i doprowadzane przez kable 5 do ukla¬ dów formujacych 6, gdzie zostaja zamienione na standar¬ dowe sygnaly cyfrowe. 65 Sygnaly cyfrowe z wyjsc ukladów formujacych 8 poda-88591 wanesa na wejscia ukladów bramkujacych 7 ijednoczesnie na wejscie ukladu sterujacego Y.W momencie pojawienia sie na wyjsciu któregokolwiek ukladu formujacego 6 pierwszego w danej transmisji sygnalu cyfrowego, co ma miejsce w tym kanale odbiorczym, którego hydrofon 3 znajduje sie aktualnie najblizej projektora 2, uklad steru¬ jacy 9 wysyla impuls otwierajacy jednoczesnie wszystkie bramki ukladów bramkujacych 7. Przez otwarte w ten sposób bramki ukladów bramkujacych 7, do liczników 8 podawane sa zgeneratora impulsówzegarowych 10 impul¬ sy zegarowe o okresie powtarzania równym 10 mikrose¬ kund. Zamykanie bramek ukladów bramkujacych 7 w po¬ szczególnych kanalach dokonuje sie na skutek pojawiania sie na ich wejsciach sygnalów cyfrowych z wyjsc ukladów formujacych 6 znajdujacych sie w tych kanalach.W tensposób w kanale, w którym hydrofon 3 znajduje sie w danej transmisji najblizej projektora 2, stan licznika 8 pozostaje zerowy, natomiast stany liczników 8 w pozosta¬ lych dwóch kanalach okreslaja róznice czasów pomiedzy momentem odebrania impulsu przez hydrofon 3 znajduja¬ cy sie najblizej projektora 2, a momentami odebrania impulsu przez hydrofony 3 w tych kanalach. W momencie pojawienia sie na wejsciu ukladu sterujacego 9 ostatniego w danej transmisji sygnalu cyfrowego, uklad sterujacy 9 wysyla do maszyny cyfrowej 11 sygnal inicjujacy wczyty¬ wanie przez maszyne cyfrowa 11 stanu liczników 8. Po wczytaniu stanów wszystkich trzech liczników 8 maszyna cyfrowa wysyla sygnal zerujacy liczniki 8.Maszyna cyfrowa 11, na podstawie wprowadzonych uprzednio wspólrzednych polozenia hydrofonów 3 oraz wczytanych stanów liczników 8, wyznacza dwie hiperbole pozycyjne, a nastepnie oblicza wspólrzedne punktu ich przeciecia. Wspólrzedne te, okreslajace chwilowa pozycje modelu statku w momencie rozpoczecia danej transmisji, wyprowadzane sa na cyfrowy rejestrator graficzny X-Y12.Otrzymane w analogiczny sposób w kolejnych transmis¬ jach wspólrzedne chwilowych pozycji modelu statku, wy¬ kreslone na cyfrowym rejestratorze graficznym X-Y 12, wyznaczaja tor modelu swobodnego statku. 6 PL