RU2419931C1 - Submerged electric connector - Google Patents

Submerged electric connector Download PDF

Info

Publication number
RU2419931C1
RU2419931C1 RU2010105115/07A RU2010105115A RU2419931C1 RU 2419931 C1 RU2419931 C1 RU 2419931C1 RU 2010105115/07 A RU2010105115/07 A RU 2010105115/07A RU 2010105115 A RU2010105115 A RU 2010105115A RU 2419931 C1 RU2419931 C1 RU 2419931C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
connector
plug
halves
cylinders
socket
Prior art date
Application number
RU2010105115/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Алексеевич Берков (RU)
Юрий Алексеевич Берков
Original Assignee
Юрий Алексеевич Берков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Алексеевич Берков filed Critical Юрий Алексеевич Берков
Priority to RU2010105115/07A priority Critical patent/RU2419931C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2419931C1 publication Critical patent/RU2419931C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Details Of Connecting Devices For Male And Female Coupling (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: submerged electric connector consists of coaxial socket and plug. Connector consists of coaxial socket and plug. Current-carrying thin-wall cylinders of connector are made in the form of shells entering each other, into the bottom of which central pins electrically connected to bottom are mounted. Inductance coils are arranged inside shells between cylinders and central pins on ferrite rings and connected to source and receiver of signal. When in closed position, both halves of connector represent short-circuited turn through which transformer connection between inductance coils of instrument and diving parts is performed.
EFFECT: increasing efficiency coefficient of connector and providing the possibility of using the connector in multiple-channel devices of transfer of electric energy from full electric isolation between channels at their close location irrespective of the fact whether halves of connectors are open or closed.
3 dwg

Description

Изобретение относится к способам передачи переменного тока от одного устройства к другому с помощью трансформаторной электромагнитной связью.The invention relates to methods for transmitting alternating current from one device to another using transformer electromagnetic coupling.

Известны бесконтактные трансформаторные электрические разъемы, применяемые для связи водолаза-пловца с буксируемой гидроакустической аппаратурой. Например, в приводной и пеленгаторной гидроакустической станции (ГАС) МГВ-3 («Нерей») разработки Волгоградского завода «Ахтуба» (Главный конструктор Жабин О.Н., 1968 г.) применялся герметичный трансформаторный разъем для передачи звукового сигнала, полученного от гидроакустического маяка, в телефон водолаза.Known non-contact transformer electrical connectors used to communicate a diver-swimmer with towed sonar equipment. For example, in the drive and direction finding hydroacoustic station (GAS) MGV-3 (Nerey) developed by the Volgograd plant Akhtuba (Chief designer Zhabin ON, 1968) a sealed transformer connector was used to transmit the sound signal received from the hydroacoustic lighthouse in the diver's phone.

Разъем представлял собой ферритовый горшок СБ-3, состоящий из двух половинок (полутрансформаторов), с двумя электрическими катушками внутри. Одна половинка горшка с катушкой была у водолаза и подключалась к телефонному капсюлю ТА-56, другая половинка со своей катушкой принадлежала станции ГАС МГВ-3 и подключалась к выходу усилителя низкой частоты. Когда водолаз соединял свою половинку разъема с половинкой, установленной на буксируемой ГАС, магнитопровод замыкался и возникала трансформаторная связь между катушками. Таким образом, сигнал от ГАС передавался в телефонный капсюль водолаза и он слышал сигналы гидроакустического маяка. Обе половинки ферритового горшка с катушками (полутрансформаторы) герметизировались с помощью эпоксидного компаунда и были помещены в дюралюминиевый корпус.The connector was a SB-3 ferrite pot, consisting of two halves (half transformers), with two electric coils inside. One half of the pot with the coil was at the diver's and connected to the TA-56 telephone capsule, the other half with its coil belonged to the GAS MGV-3 station and connected to the output of the low-frequency amplifier. When the diver connected his half of the connector with the half installed on the towed HAS, the magnetic circuit was closed and there was a transformer connection between the coils. Thus, the signal from the HAS was transmitted to the diver's telephone capsule and he heard the signals of the sonar beacon. Both halves of a ferrite pot with coils (half transformers) were sealed with an epoxy compound and placed in a duralumin case.

Известен герметичный бесконтактный трансформаторный электроразъем, входящий в состав ГАС связи водолаза МГВ-6В («Угорь-В») разработки Ленинградского завода «Водтрансприбор» (Главный конструктор Таланов Л.П., 1972 г.).Known sealed non-contact transformer electrical connector, which is part of the GAS communication diver MGV-6V ("Eel-V") developed by the Leningrad plant "Vodtranspribor" (Chief Designer Talanov LP, 1972).

Этот разъем имел два канала связи: телефонный и микрофонный. Обе половинки ферритовых горшков-полутрансформаторов (СБ-3 - телефонная и СБ-1 - микрофонная) были установлены в общем герметичном корпусе, рядом друг с другом, в одной плоскости. Одна половинка разъема с помощью кабеля была подключена к микрофонно-телефонной гарнитуре водолаза, другая половинка была установлена на пульте управления ГАС. Телефонные и микрофонные полутрансформаторы были заключены в титановый корпус и с рабочей стороны закрыты тонкими пластинками нержавеющей (немагнитной) стали. Поскольку гидроакустическая связь между водолазами осуществлялась в симплексном режиме, коэффициент развязки между телефонным и микрофонным каналом не имел значения.This connector had two communication channels: telephone and microphone. Both halves of half-transformer ferrite pots (SB-3 - telephone and SB-1 - microphone) were installed in a common sealed enclosure, next to each other, in the same plane. One half of the connector with a cable was connected to the microphone and telephone headset of a diver, the other half was installed on the GAS control panel. Telephone and microphone half-transformers were enclosed in a titanium case and covered with thin plates of stainless (non-magnetic) steel from the working side. Since hydroacoustic communication between the divers was carried out in simplex mode, the isolation coefficient between the telephone and microphone channels was not important.

Широко известны также контактные коаксиальные электрические разъемы для подключения коаксиального кабеля (например, телевизионного к телевизору) или соединения двух коаксиальных кабелей (по типу эти соединения делятся на резьбовое, байонетное или врубовое). Каждый коаксиальный разъем состоит из двух половинок (розетки и вилки), каждая из которых имеет наружный токопроводящий тонкостенный цилиндр и внутренний центральный штыревой контакт. При этом наружный цилиндр и штыревой контакт изолированы друг от друга фторопластом или керамикой. К наружному цилиндру подключается оплетка коаксиального кабеля, к внутреннему штыревому контакту - центральная жила кабеля. При врубовом соединении обоих половинок коаксиального разъема наружные тонкостенные цилиндры входят один в другой (с некоторым усилием для обеспечения хорошего контакта), а штыревой контакт одной половинки входит в гнездо штыря другой половинки разъема (тоже с некоторым усилием).Contact coaxial electrical connectors are also widely known for connecting a coaxial cable (for example, a television cable to a television set) or for connecting two coaxial cables (these connections are divided into threaded, bayonet or cut type). Each coaxial connector consists of two halves (sockets and plugs), each of which has an external conductive thin-walled cylinder and an internal central pin contact. In this case, the outer cylinder and the pin contact are isolated from each other by fluoroplastic or ceramic. Coating of the coaxial cable is connected to the outer cylinder, and the central core of the cable is connected to the inner pin contact. When the halves of the coaxial connector are cut together, the outer thin-walled cylinders enter each other (with some effort to ensure good contact), and the pin contact of one half enters the pin socket of the other half of the connector (also with some effort).

Описанные выше разъемы являются аналогами изобретения. Аналогом изобретения также можно считать патент RU ООО «ИТРОН» №2170481 от 26.07.2000 г.The connectors described above are analogous to the invention. The patent RU LLC ITRON No. 2170481 of July 26, 2000 can also be considered an analogue of the invention.

В качестве прототипа представлен двухканальный трансформаторный электроразъем разработки завода «Водтрансприбор», применяющийся по настоящее время в ГАС связи МГВ-6В («Угорь-В»). Недостатком указанного разъема является низкий коэффициент электрической развязки (30 дБ по напряжению) между телефонным и микрофонным каналами, в случае если обе половинки разъема разомкнуты (разомкнуты магнитопроводы полутрансформаторов).As a prototype, a two-channel transformer electrical connector developed by the Vodtranspribor plant, which is currently used in the GAS communications MGV-6V (Eel-V), is presented. The disadvantage of this connector is the low coefficient of electrical isolation (30 dB voltage) between the telephone and microphone channels, if both halves of the connector are open (open magnetic cores of transformers).

Как уже отмечалось выше, полутрансформаторы в обеих половинках этого разъема находятся в одной плоскости и магнитные силовые линии с телефонного канала проникают в микрофонный канал. Когда половинки разъема замкнуты (т.е. замкнуты магнитопроводы полутрансформатров), то коэффициент развязки между каналами достигает 80 дБ, что вполне приемлемо. Низкий коэффициент развязки не позволил применить бесконтактный электроразъем от аппаратуры МГВ-6В в бортовом переговорном устройстве (БПУ-7), обеспечивающем дуплексную связь между шестью водолазами, находящимися в транспортировщике водолазов или в шлюзовой камере ПЛ (все шесть телефонных каналов соединены параллельно и все шесть микрофонных каналов соединены параллельно). Низкий коэффициент развязки между телефонным и микрофонным каналами приводил к самовозбуждению усилителя БПУ (коэффициент усиления около 60 дБ), как только размыкался хотя бы один из разъемов. Связь между другими оставшимися водолазами становилась невозможной.As noted above, the half-transformers in both halves of this connector are in the same plane and the magnetic lines of force from the telephone channel penetrate the microphone channel. When the connector halves are closed (i.e., half-transformer magnetic cores are closed), the isolation coefficient between the channels reaches 80 dB, which is quite acceptable. The low isolation coefficient did not allow the use of the contactless electrical connector from the MGV-6V equipment in the on-board intercom (BPU-7), which provides duplex communication between six divers located in the transporter of the divers or in the lock chamber of the submarine (all six telephone channels are connected in parallel and all six microphone channels connected in parallel). The low isolation coefficient between the telephone and microphone channels led to self-excitation of the BPU amplifier (gain of about 60 dB) as soon as at least one of the connectors opened. Communication between the other remaining divers became impossible.

Задачей настоящего изобретения является создание трансформаторного электроразъема с постоянно замкнутыми магнитопроводами, что обеспечивает полную (100%) развязку катушек индуктивности этого разъема по магнитному потоку от таких же однотипных разъемов, находящихся на близком расстоянии (рядом). При этом количество каналов связи может быть неограничено. (Проверено автором на трехканальном разъеме).The objective of the present invention is the creation of a transformer electrical connector with permanently closed magnetic circuits, which provides a complete (100%) isolation of the inductance coils of this connector in magnetic flux from the same type of connectors located at a close distance (close). Moreover, the number of communication channels can be unlimited. (Verified by the author on a three-channel connector).

Поставленная задача решена путем размещения катушек трансформатора, выполненных на ферритовых кольцах и залитых герметиком, в каждой из половинок коаксиального разъема (в розетке и в вилке), а передача энергии (сигнала) от одной половинки разъема к другой производится с помощью короткозамкнутого витка, имеющего малое электрическое сопротивление. Короткозамкнутый виток образуется при соединении обеих половинок разъема, каждая из которых представляет собой коаксиальную пару (розетку и вилку), содержащую наружный тонкостенный токопроводящий цилиндр и внутренний центральный штыревой контакт. При этом (в отличие от известных коаксиальных разъемов) наружный цилиндр выполнен в виде тонкостенного металлического стакана, в донышке которого закреплен центральный штыревой контакт, электрически связанный с цилиндром.The problem is solved by placing transformer coils, made on ferrite rings and filled with sealant, in each of the halves of the coaxial connector (in the socket and in the plug), and the energy (signal) is transferred from one half of the connector to the other using a short-circuited coil having a small electrical resistance. A short-circuited coil is formed when both halves of the connector are connected, each of which is a coaxial pair (socket and plug) containing an external thin-walled conductive cylinder and an internal central pin contact. In this case (in contrast to the known coaxial connectors), the outer cylinder is made in the form of a thin-walled metal cup, in the bottom of which a central pin contact is electrically connected to the cylinder.

Сопротивление короткозамкнутого витка составляет тысячные доли ома, ток в короткозамкнутом витке составляет от нескольких ампер до десятков ампер (зависит от передаваемой мощности), а напряжение - сотые доли вольта.The resistance of a closed loop is thousandths of ohms, the current in a closed loop is from a few amperes to tens of amperes (depending on the transmitted power), and the voltage is hundredths of a volt.

При многоканальном варианте разъема магнитопроводы всех каналов замкнуты внутри каждого разъема и магнитные силовые линии не влияют друг на друга, а токи в каждой половинке разъема замкнуты внутри тонкостенного цилиндра через воду и протекают от центрального штыря к цилиндру и обратно. Получается, что наружная цилиндрическая оболочка разъема полностью экранирует внутренний центральный штырь, обеспечивая 100% электрическую развязку между каналами.With the multi-channel version of the connector, the magnetic circuits of all channels are closed inside each connector and the magnetic lines of force do not affect each other, and the currents in each half of the connector are closed inside the thin-walled cylinder through the water and flow from the central pin to the cylinder and vice versa. It turns out that the outer cylindrical shell of the connector completely shields the inner central pin, providing 100% electrical isolation between the channels.

На фиг.1 приведена электрическая схема разъема.Figure 1 shows the electrical circuit of the connector.

На фиг.2 приведена конструктивная схема разъема.Figure 2 shows the structural diagram of the connector.

На фиг.3 приведено устройство подводного двухканального подводного электрического разъема.Figure 3 shows the device underwater two-channel underwater electrical connector.

Цифрами на фиг.1 и 2 обозначены: 1 - катушка индуктивности приборной части разъема; 2 - катушка индуктивности водолазной части разъема; 3 - половина витка приборной части разъема (розетка); 4 - половина витка водолазной части разъема (вилка); 5 - магнитопровод (ферритовое кольцо) приборной части разъема; 6 - магнитопровод (ферритовое кольцо) водолазной части разъема: 7 - штырь; 8 - гнездо для штыря.The numbers in figures 1 and 2 indicate: 1 - inductor of the instrument part of the connector; 2 - inductor of the diving part of the connector; 3 - half turn of the instrument part of the connector (socket); 4 - half turn of the diving part of the connector (plug); 5 - magnetic circuit (ferrite ring) of the instrument part of the connector; 6 - magnetic circuit (ferrite ring) of the diving part of the connector: 7 - pin; 8 - socket for the pin.

На фиг.3 цифрами обозначены: 1 - катушка индуктивности приборной части разъема, залитая герметиком и подключенная к источнику сигнала; 2 - катушка индуктивности водолазной части разъема, залитая герметиком и подключенная к микрофонно-телефонной гарнитуре водолаза; 5 - магнитопровод (ферритовое кольцо) приборной части разъема; 6 - магнитопровод (ферритовое кольцо) водолазной части разъема: 7 - центральный штырь (вилка); 8 - гнездо для штыря (розетка); 9 - наружный цилиндр разъема (розетка); 10 - внутренний цилиндр разъема (вилка); 11 - общий корпус приборной части разъема; 12 - общий корпус водолазной части разъема; 13 - корпус прибора; 14 - сальниковый ввод для кабеля водолаза.In figure 3, the numbers denote: 1 - inductor of the instrument part of the connector, filled with sealant and connected to the signal source; 2 - inductance coil of the diving part of the connector, filled with sealant and connected to the microphone and telephone headset of the diver; 5 - magnetic circuit (ferrite ring) of the instrument part of the connector; 6 - magnetic circuit (ferrite ring) of the diving part of the connector: 7 - central pin (plug); 8 - socket for a pin (socket); 9 - outer cylinder of the connector (socket); 10 - inner cylinder of the connector (plug); 11 - the general case of the instrument part of the connector; 12 - the general case of the diving part of the connector; 13 - the device body; 14 - stuffing box entry for diver cable.

Работает подводный электрический разъем следующим образом.The underwater electrical connector operates as follows.

В разомкнутом состоянии каждая половинка разъема (розетка и вилка) замкнута через морскую воду, сопротивление которой составляет около 2 Ом при солености 35‰ (в пресной воде сопротивление составляет тысячи ом). Такое сопротивление никак не влияет на параметры выходного каскада источника сигнала (не нагружает его). Слабый ток (миллиамперы) проходит внутри стакана от цилиндрической оболочки к центральному штырю и обратно, не выходя за пределы разъема и не влияя на соседние каналы.In the open state, each half of the connector (socket and plug) is closed through sea water, the resistance of which is about 2 ohms at a salinity of 35 ‰ (in fresh water, the resistance is thousands of ohms). Such resistance does not affect the parameters of the output stage of the signal source (does not load it). A weak current (milliamps) passes inside the glass from the cylindrical shell to the central pin and back, without going beyond the connector and without affecting adjacent channels.

В замкнутом состоянии обе половинки разъема представляют собой короткозамкнутый виток, ток в котором составляет несколько ампер и через него осуществляется трансформаторная связь между катушками индуктивности приборной и водолазной частей. При этом кпд разъема достигает 98% при хорошем электрическом контакте между розеткой и вилкой. Для обеспечения хорошего контакта оба тонкостенных цилиндра и оба штыря должны быть выполнены из металла с хорошей электропроводностью (латунь, бронза, бериллиевая бронза) и позолочены.In the closed state, both halves of the connector are a short-circuited turn, the current in which is several amperes and through it transformer coupling between the inductance coils of the instrument and diving parts is carried out. In this case, the efficiency of the connector reaches 98% with good electrical contact between the outlet and the plug. To ensure good contact, both thin-walled cylinders and both pins should be made of metal with good electrical conductivity (brass, bronze, beryllium bronze) and gilded.

Разъем может применяться для дуплексной связи между водолазами, находящимися в транспортировщике водолазов, а также для снятия телеметрической информации с нескольких медицинских датчиков, установленных на теле водолаза. Разъем также может применяться для передачи электроэнергии в виде переменного тока от источника к потребителю, присоединяемому к источнику под водой.The connector can be used for duplex communication between divers located in the transporter of the divers, as well as for taking telemetry information from several medical sensors mounted on the diver's body. The connector can also be used to transfer electricity in the form of alternating current from a source to a consumer connected to a source under water.

Claims (1)

Подводный электрический разъем, состоящий из коаксиальных розетки и вилки, отличающийся тем, что наружные токопроводящие тонкостенные цилиндры разъема выполнены в виде стаканов, входящих друг в друга (розетки и вилки), в днище которых вмонтированы центральные штыри (розетка и вилка), соединенные электрически с днищем, а внутри стаканов между цилиндрами и центральными штырями размещены катушки индуктивности на ферритовых кольцах, подключенные к приборам, передающим и принимающим сигнал. Underwater electrical connector, consisting of a coaxial socket and plug, characterized in that the external thin-walled conductive cylinders of the connector are made in the form of cups that fit into each other (sockets and plugs), in the bottom of which central pins (socket and plug) are mounted, electrically connected to the bottom, and inside the cups between the cylinders and the central pins, inductors are placed on ferrite rings connected to devices transmitting and receiving a signal.
RU2010105115/07A 2010-02-12 2010-02-12 Submerged electric connector RU2419931C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105115/07A RU2419931C1 (en) 2010-02-12 2010-02-12 Submerged electric connector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010105115/07A RU2419931C1 (en) 2010-02-12 2010-02-12 Submerged electric connector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2419931C1 true RU2419931C1 (en) 2011-05-27

Family

ID=44734982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010105115/07A RU2419931C1 (en) 2010-02-12 2010-02-12 Submerged electric connector

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2419931C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9647483B1 (en) Closed magnetic wireless power transfer system
US10355334B2 (en) Underwater connector arrangement
Kojiya et al. Automatic power supply system to underwater vehicles utilizing non-contacting technology
US4838797A (en) Underwater connect and disconnect plug and receptacle
Hasaba et al. Magnetic resonance wireless power transfer over 10 m with multiple coils immersed in seawater
US20090102590A1 (en) Underwater Electrically Insulated Connection
DE60109023D1 (en) AN ELECTRICALLY INSULATED SUPPLY AND SIGNAL COUPLER FOR A PATIENT CONNECTED DEVICE
US7210940B2 (en) Connector with inductive coupling
DK2932517T3 (en) Device for inductive transmission of electrical energy
CN104584380A (en) Electric power transmission device and electric power transmission method
RU2428774C1 (en) Transmitting linear magnetic antennae (lma)
CN117223191A (en) Charging coil for hearing aid charger
CN109450110A (en) A kind of underwater wireless transmission device of electric energy of coil coupling
Guo et al. Design considerations for a position-adaptive contactless underwater power deliver system
US7847671B1 (en) Subsea data and power transmission inductive coupler and subsea cone penetrating tool
RU2419931C1 (en) Submerged electric connector
Dea et al. Land and undersea field testing of very low frequency rf antennas and loop transceivers
RU2393600C1 (en) Contact-free electric connector
CN110311267A (en) A kind of wet plug-in connector of contactless delivery of energy communication mixing in seabed
CN213846341U (en) Non-connected wireless power supply and communication device
RU2744064C1 (en) Device for contactless transmission of electricity and information signals to an underwater vehicle
RU2614864C9 (en) Method and device for controlling robotic sea-based complex
Wangqiang The state of the art of underwater wireless power transfer
JP7333938B2 (en) Underwater wireless power transmission system
RU2694130C2 (en) Device for electrical communication between external subscriber and personnel of underwater facility (embodiments)