RU31557U1 - Морское патрульное судно для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны - Google Patents

Description

20031107 05

Морское патрульное судно для экологического контроля

территориальных вод, континентального шельфа

и исключительной экономической зоны

Полезная модель относится к снециализированным судам, предназначенньш для экологического контроля водной среды путем непрерывного измерения физических, химических параметров и радиоактивного загрязнения водной среды, а также оперативного определения состава и количественного содержания загрязняющих веществ в воде, донном грунте и атмосферном воздухе в речных, озерных и морских акваториях.

Известна система контроля качества воды 1, которая содержит измерительное оборудование, установленное в море на глубине 1 и 5 м и с помощью датчиков измеряющее температуру, электропроводимость и содержание растворенного в воде кислорода. Данные измерений транслируются на береговой пост для последующей обработки.

Недостатком системы является локальный характер измерений, не позволяющий контролировать общирные водные пространства естественных водоемов, и ограниченный диапазон контролируемых параметров водной среды.

Известно также использование подвижных носителей (судов) для определения загрязнения водной среды. Так, оборудование, установленное на борту ледокола SHIRASE 2, содержит погружаемую на глубину до 8 м аппаратуру, насос для отбора проб воды, датчики измерения температуры, солености, количества растворенных в воде органических веществ, содержания в ней хлорофилла, биогенов, а также количественноМПК В63В 35/00

го содержания взвешенных частиц размером 0,5-5 мм. Обработка показаний датчиков осуществляется электронно-вычислительной системой (ЦВС).

Недостатком известного аналога являются ограниченные возможности онределения загрязнения водной среды ввиду отсутствия средств контроля поверхности воды на наличие нефтяных пятен и средств контроля толщи воды и придонного пространства, что не обеспечивает полноты и достоверности контроля экологического состояния акватории.

В значительной степени недостатки, присущие указанньм аналогам, устранены в судне для экологического контроля водной среды 3, принятом в качестве прототипа предлагаемой полезной модели. Судно-катамаран оборудовано буксируемой линией с установленными на ее углубителе блоком датчиков гидрохимикофизических параметров и устройством водозабора, подводным осмотровым аппаратом, оснащенном телекамерой для передачи телевизионного изображения на борт судна, устройством водозабора из придонного слоя, пробоотборниками грунта, устройством ультразвукового зондирования толщи воды, дистанционным обнаружителем нефтепродуктов, устройством контроля параметров приповерхностного слоя воды с размещенными на погружаемом блоке датчиками и головкой водозабора. Шланги забортных устройств водозабора подключены к трубопроводам гидромагистрали с непрерывным протоком воды, из которой производится отбор и подача проб к аппаратуре гидрохимического анализа, реализующей экспрессные методы контроля в проточно-инжекционном варианте исполнения. Показания измерительных датчиков после предварительной отработки сопоставляются с результатами измерений аппаратуры гидрохимического анализа и других подсистем комплекса в центральной вычислительной системе.

Комплекс технических средств, установленных на судне, обеспечивает полноту и достоверность контроля в широком диапазоне параметров загрязнения и позволяет произвести комплексное обследование обширной территории водного пространства.

Недостатком прототипа являются больщие временные затраты на обследование акватории, нерациональное использование в поисковом режиме всей аппаратуры комплекса, а также ограниченные возможности ЦВС, которая не обеспечивает обработку

sm)iioi

-2информации от всех подсистем комплекса и не обеспечивает формирования архива с привязкой результатов измерений к координатам местоположения судна.

Задачей полезной модели является обеспечение полноты и достоверности экологического контроля водной среды при сокращении трудоемкости и времени обследования акватории путем введения средств целенаправленного поиска очагов загрязнения, оперативного определения границ детально обследуемой зоны, классификации подвижного носителя экологического загрязнения и определения направления его движения.

Для решения поставленной задачи морское патрульное судно для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны, оснащенное подводным осмотровым аппаратом, устройством ультразвукового зондирования толщи воды, дистанционным обнаружителем нефтепродуктов, оптическая головка которого установлена на выносной консоли в носовой оконечности одной из лодок катамарана, устройством водозабора из придонного слоя, пробоотборниками грунта, а также устройством измерения параметров глубинного слоя воды, погружаемый блок которого установлен на углубителе буксируемой линии, и устройством измерения параметров приповерхностного слоя воды, причем погружаемые блоки обоих указанных устройств оснащены преобразователями гидрохимикофизических параметров воды, которые подключены к первому интерфейсному входу центральной вычислительной системы, и головками водозабора, которые посредством забортных шлангов и трубопроводов магистрали непрерывного пробоотбора связаны со входами одного и другого устройств гидрохимического анализа воды, выходы которых подключены ко второму интерфейсному входу центральной вычислительной системы, дополнительно содержит авиационно-технический комплекс телевизионного наблюдения водной поверхности с дистанционно пилотируемым самолетом, устройство запуска которого размещено на крыше кормовой надстройки судна, обзорную телевизионную камеру и приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, установленные на рубке судна, а также устройство контроля радиационной обстановки, включающее преобразователи радиоактивности воды, установленные на погружаемых блоках устройств измерения параметров глубинного и приповерхностного слоев воды, и преобразователь радиоактивности воздуха, подключенный к третьему входу центральной вычиелительной системы, к четвертому входу которой подключен приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, к пятому входу - дистанционный обнаружитель нефтепродуктов, а к шестому и седьмому входам - пульты управления подводным осмотровым аппаратом и дистанционно пилотируемым самолетом, соответственно, при этом подъемно-опускное устройство погружаемого блока устройства измерения параметров приповерхностного слоя воды установлено в носовой оконечности второй лодки катамарана и выполнено в виде Yобразной рамы, два конца которой закреплены на горизонтальном валу, который кинематически связан с электромеханическим приводом, и натяжного устройства, трос которого закреплен на короткой перекладине Y-образной рамы, третий конец которой снабжен осью для установки поворотного кронштейна, на котором закреплен погружаемый блок, а в средней части судна посередине соединительного моста катамарана размешено комбинированное подъемно-опускное устройство буксируемой линии и устройства водозабора из придонного слоя, которое содержит поворотный слип для углубителя бзтссируемой линии, двзосбарабанную лебедку с вертикальным расположением оси барабанов и электромеханический привод с механизмом подключения к одному или другому барабану лебедки, а цифровая вычислительная система выполнена с возможностью определения линии движения подвижного источника экологического загрязнения по положению прямой линии между двумя точками контролируемой акватории с максимальной интенсивностью пульсаций удельной электрической проводимости воды, определенными с помощью спутниковой навигационной системы при движении в различных направлениях морского патрульного судна для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны, при одновременном превышении усредненным значением удельной электрической проводимости воды фонового усредненного значения удельной электрической проводимости воды и заранее установленных, например, предельно допустимых, среднефоновых значений концентрации, по меньшей мере, одного из контролирумых загрязняющих веществ по результатам гидрохимического анализа.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых нредставлены:

фиг. 1 - морское патрульное судно для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны,

фиг. 2 - электрогидравлическая схема оборудования судна,

фиг. 3 - комбинированное подъемно-опускное устройство буксируемой линии и устройства водозабора из придонного слоя,

фиг. 4 - подъемно-опускное устройство погружаемого блока устройства контроля параметров приповерхностного слоя воды,

фиг. 5 - устройство запуска дистанционно пилотируемого самолета.

Согласно фиг. 1, 2 на морском патрульном судне для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны установлено следующее оборудование:

средства непрерывного измерения гидрофизических, гидрохимических параметров и радиоактивного загрязнения глубинного и приповерхностного слоев воды, представленные погружаемым блоком 1, установленным на углубителе 2 буксируемой линии 3, и погружаемым блоком 4 устройства контроля параметров приповерхностного слоя воды. Выходы преобразователей блоков 1, 4 посредством кабелей связи подключены к первому интерфейсному входу центральной вычислительной системы (ЦВС) 5;

средства непрерывного отбора и гидрохимического анализа воды глубинного (придонного) и приповерхностного слоев воды, представленные двумя одинаковыми устройствами 6 гидрохимического анализа (ГХА), которые подключены к первому и второму основным трубопроводам 7, 8 магистрали непрерывного пробоотбора, входы которых посредством забортных шлангов связаны с головками 9, 10 водозабора погружаемых блоков 1, 4 устройств измерения параметров глубинного и приповерхностного слоев воды и устройства 11 водозабора из придонного слоя;

устройство контроля радиационной обстановки, включающее два одинаковых преобразователя 12 радиоактивности воды, один из которых установлен на погружаемом блоке 1, а второй - на погружаемом блоке 4, и преобразователь 13 радиоактивности воздуха;

устройство 14 ультразвукового зондирования (УЗ) толщи воды, приемопередающая антенна 15 которого установлена на днище судна;

авиационно-технический комплекс 16 телевизионного наблюдения водной поверхности с дистанционно пилотируемым самолетом (ДПС) 17, устройство запуска которого размещено на крыще кормовой надстройки судна;

подводный осмотровый аппарат (ПОА) 18с телевизионной камерой для проведения осмотровых работ, связанный кабелем с пультом 19 управления ПО А;

дистанционный обнаружитель 20 нефтепродуктов, оптическая головка которого установлена на выносной консоли 21, расположенной в носовой оконечности левой лодки катамарана;

обзорная телевизионная камера 22, установленная на рубке судна;

пробоотборники 23,24 грунта.

Углубитель 2 устройства измерения параметров глубинного слоя воды выполнен в виде двух шарнирно соединенных частей - салазок, снабженных симметричньши боковыми крыльями-стабилизаторами, складывающимися при подъеме на борт судна, и блока плавучести с установленным на нем погружаемым блоком 1. Буксируемая линия 3 содержит металлический трос, обрамленный пластмассовыми обтекателями, через которые проложены шланг, соединяющий головку 9 водозабора с первым основным трубопроводом 7 магистрали непрерывного пробоотбора, и кабель связи с ЦВС 5 преобразователей погружаемого блока 1, представленных преобразователем 25 гидрохимикофизических параметров (ГХФП) и преобразователем 12 радиоактивности (РА) воды.

Преобразователь 25 ГХФП содержит цилиндрический корпус, в носовой части которого размещены датчики общефизических показателей воды (температура, удельная электрическая проводимость) и показателей естественного состава воды (концентрация ионов водорода (рН), окислительно-восстановительный потенциал (Eh), концентрация растворенного кислорода О2). В хвостовой части корпуса выполнен герморазъем для подсоединения кабеля связи. Внутри корпуса в герметичном отсеке размещены блоки согласования, предварительного усиления, цифрового ввода-вывода и многоканальный

аналого-цифровой преобразователь, обеспечивающий передачу выходных сигналов датчиков по иптерфейсу RS-485.

Преобразователь 12 РА содержит блок -у- детекторов, подключенных к функциональному модулю, включающему фотоумножители и аналого-цифровой преобразователь, с которого выходные сигналы поступают на первый интерфейсный вход ЦВС 5 по последовательному каналу RS-485.

Комбинированное подъемно-опускное устройство (ПОУ) буксируемой линии 3 и устройства 11 водозабора из придонного слоя установлено в специальном помещении, которое размещено, как показано на фиг. 1, в центральной части судна посередине соединительного моста катамарана. ПОУ (см. фиг. 3) содержит поворотный слип 26 с электромеханическим приводом, установленный на краю отверстия (окна) в палубе соединительного моста, и двухбарабанную лебедку 27 с вертикальным расположением оси барабанов. Электромеханический привод лебедки размещен на верхней плите ее корпуса и содержит электродвигатель 28, редуктор 29 и механизм для подключения к редуктору одного или другого барабанов лебедки. Указанный механизм представлен вертикальным валом 30 с верхней конической шестерней, приводимой редуктором 29, и нижней шестерней 31 для зацепления одной из двух расположенных одна над другой приводных шестерней барабанов лебедки 27. Вал 30 снабжен рукояткой 32 для перемещения нижней шестерни 31 в требуемое вертикальное положение. На верхней плите лебедки 27 установлен также магистральный насос 33 первого трубопровода 7, в который подается вода из шлангов буксируемой линии 3 или устройства 11 в зависимости от положения кранапереключателя, установленного на входе насоса 33. У основания лебедки 27 установлен соединительный ящик 34 с разъемом для подключения кабеля связи преобразователей 12, 25 к кабельной сети судна, заведенной в помещение вычислительного центра. Па переборке помещения комбинированного ПОУ над окном в палубе закреплен канифас-блок 35с направляюшим желобом для прокладки шланга устройства 11.

Устройство 11 водозабора из придонного слоя состоит из шланга с головкой водозабора, снабженной сетчатым фильтром, и грузового троса с якорь-грузом.

Погружаемый блок 4 устройства измерения параметров приповерхностного слоя воды оснащен преобразователем 25 ГХФП и преобразователем 12 РА, аналогичными преобразователям устройства измерения, параметров глубинного слоя воды, и головкой 10 водозабора. Конструктивно погружаемый блок 4 оформлен в виде держателя преобразователей, снабженного фланцем для закрепления на ПОУ. ПОУ блока 4 (см. фиг. 4) установлено в носовой оконечности правой лодки катамарана и выполнено в виде Yобразной рамы 36, два коротких конца которой закреплены на горизонтальном валу 37, соединенном ременной или цепной передачей с электромеханическим приводом 38, и натяжного устройства (ручной лебедки) 39, которая установлена на опоре вала 37. Трос лебедки 39 проложен через направляющий блок 40 и закреплен на короткой перекладине Y-образной рамы 36 вблизи ее центра массы. Третий конец рамы 36 снабжен осью 41 для установки поворотного кронщтейна 42, на котором закреплен фланец 43 держателя преобразователей погружаемого блока 4. Кабель связи преобразователей 12, 25 погружаемого блока 4 и шланг от головки 10 водозабора закреплены в боковых пазах Yобразной рамы 36 и выведены ко второму соединительному ящику 34 и второму магистральному насосу 33 трубопровода 8, которые установлены рядом с электромеханическим приводом 38. В направлении рубки судна установлен упор 44 для размещения рамы 36 ПОУ с блоком 4 по-походному.

Основные трубопроводы 7, 8 проложены под палубой судна и подведены к помещению гидрохимической лаборатории. На выходе каждого трубопровода 7 (8), как показано на фиг. 2, установлен многовходовый распределитель 45 гидравлических потоков, к которому подсоединены трубопроводы второго контура магистрали непрерывного пробоотбора. Кроме указанных трубопроводов магистраль непрерывного пробоотбора содержит сливной трубопровод 46 для сброса воды за борт судна и трубопроводы для закольцовки магистрали при ее промывке моющим раствором (на схеме фиг. 2 не показаны). Для предотвращения попадания в измерительные каналы устройств 6 ГХА механических взвесей все головки 9, 10, 11 водозабора снабжены сетчатыми фильтрами 47 грубой очистки из нержавеющей стали, а на входах измерительных каналов устройств 6 установлены фильтры 48 тонкой очистки, выполненные в виде фторопластовых

-8бран. С целью снижения погрешности измерений, вызванной засаливанием стенок трубопроводов загрязняющими веществами, например, нефтепродуктами или органическими веществами, все трубопроводы подачи пробы, включая забортные щланги, трубопроводы 7, 8 и трубопроводы второго контура, выполнены из фторопласта. Сливной трубопровод 46 выполнен из нержавеющей стали, а трубопроводы для закольцовки магистрали выполнены из полиэтилена.

Каждое устройство 6 ГХА содержит блок 49 отбора проб для детального анализа и многоканальный модуль 50 экспрессного определения загрязняющих веществ в воде, гидравлический выход которого через коллектор-отстойник 51 подключен к сливному трубопроводу 46. Сливной трубопровод 46 снабжен отводом к емкости 52 для отработанных растворов, на входе которой установлен кран 53.

Блок 49 отбора проб подключен к выходному патрубку распределителя 45 гидравлических потоков и предназначен для отбора проб в специальную емкость с консервантом, которую доставляют в береговую лабораторию. Второй выход блока 49 подключен к сливному трубопроводу 46 за его отводом к емкости 52. Блок 49 дополнительно снабжен дроссельным краном с манометром, позволяющим обеспечивать требуемый расход воды во втором контуре магистрали непрерывного пробоотбора.

Многоканальный модуль 50 экспрессного определения загрязняющих веществ в воде оснащен многоканальными перистальтическими насосами, установленными во всех измерительных каналах. Кроме отбора проб воды из трубопроводов второго контура эти же насосы обеспечивают ввод в измерительный канал реагентов, хранящихся в блоке расходных емкостей модуля 50. Для переключения гидравлических трактов каждого канала предусмотрены многовходовые краны, управляемые блоком 54 контроллера модуля 50 в соответствии с заложенными алгоритмами, определяющими расход и последовательность введения реагентов в зависимости от реализуемой в канале методики измерений. Блок 54 контроллера также обеспечивает считывание и предварительную обработку аналитических сигналов измерительных детекторов всех каналов и передачу данных на второй интерфейсный вход ЦВС 5 по каналу RS-422. В качестве измерительных детекторов в модуле 50 используются совмещенный фотометр-флюориметр - для обнаружеIW

м

-9ния и оценки содержания нефти, синтетических поверхностно-активных веществ и фенолов, ионометрические детекторы - для обнаружения и измерения содержания фтора и хлора и фотометрические детекторы в каналах определения содержания в воде нитратов, нитритов, фосфатов, ионов меди и ионов аммония.

Центральная вычислительная система 5 предлагаемого комплекса аппаратуры представлена двумя морскими персональными компьютерами (ПЭВМ) 55 и 56 типа МКС-01-03 с терминалами оператора, устройствами 57, 58 документирования (принтерами EPSON LQ-100), и конвертерами 59, 60 типа CL-8442/220, обеспечивающими межмашинный обмен и согласование интерфейсов RS-422, RS-232 внешних устройств. ПЭВМ 55 предназначена для обработки информации устройств 6 ГХА и установлена в помещении гидрохимической лаборатории. ПЭВМ 56 установлена в помещении вычислительного центра, производит сбор и обработку всей информации, поступающей из подсистем комплекса, обобщение, документирование и хранение этой информации. Согласно указанному ко второму интерфейсному входу ЦВС 5 подключен конвертер 59, а входы с четвертого по седьмой ЦВС 5, являются входами конвертера 60 и соединены с приемоиндикатором 61 спутниковой навигационной системы, дистанционным обнаружителем 20 нефтепродуктов, пультом 19 управления ПОА 18 и пультом 62 управления ДПС 17, соответственно. Первый интерфейсный вход ЦВС 5 подключен непосредственно к порту СОИ-2 ПЭВМ 56, в который по интерфейсу RS-485 поступает информация от преобразователей 25 ГХФП и преобразователей 12 РА устройств контроля параметров глубинного и приповерхностного слоев воды. Третий вход ЦВС 5 подключен к плате аналого-цифрового преобразователя (типа PCL-830) ПЭВМ 56 и соединен с преобразователем 13 РА воздуха (счетчиком Гейгера), который в виде отдельного модуля закреплен на внешней обшивке рубки судна. Терминал оператора ПЭВМ 56 задублирован с терминалом 63, который установлен в помещении информационного центра судна. Там же находится телевизионный приемник 64, который соединен кабелями с обзорной телевизиоппой камерой 22 и антенной 65 телевизионной авиационно-технического комплекса 16.

Устройство 14 ультразвукового зондирования толщи воды предназначено для поиска и обнаружения слоев с аномальными звукорассеивающими характеристиками, вызванными наличием грязевых линз, других механических и биологических включений. Аппаратура реализована на основе серийно выпускаемого цветного видеоэхолота FCV291. Содержит размещенную на днище судна антенну 15, которая связана кабелем с приемопередающей аппаратурой 66, включающей цветной дисплей. Аппаратура 66 установлена в помещении вычислительного центра.

В состав авиационно-технического комплекса 16 входят дистанционно пилотируемый самолет 17 с бортовой телевизионной камерой для обзора водного пространства, бортовой системой управления, включающей автопилот, системой аварийного спасения и системой спутниковой навигации, а также судовая аппаратура 67 приемо-передачи сигналов управления ДПС 17 со стационарным пультом 62 управления, расположенным в помещении вычислительного центра. Пульт 62 задублирован с вьшосным пультом управления, который установлен рядом с устройством запуска ДПС 17 на крыще кормовой надстройки судна. Приемо-передающая антенна 68 аппаратуры 67 установлена на стойке углового леера по правому (левому) борту судна, вьппе и вне зоны затенения металлическими конструкциями судна. Антенна 65 телевизионная установлена на другом угловом леере и связана кабелем с видеомонитором 69, установленным в помещении вычислительного центра, и телевизионным приемником 64 информационного центра.

Устройство для запуска ДПС 17 (см. фиг. 5) размещено на крыше кормовой надстройки судна. Устройство содержит тележку 70 с колесным ходом по боковым пазам эстакады (направляющей балки) 71, установленной под углом 8-10° к плоскости крыщи. Спереди тележки 70 закреплен эластичный трос 72 натяжного устройства 73, огибающий эстакаду 71 посредством поворотного блока 74. ДПС 17 установлен на тележке 70 и удерживается на ней посредством упора 75 тележки, введенного под выступ фюзеляжа, и рычажного механизма (не показан), охватывающего центральный штырь 76, который закреплен внизу фюзеляжа. Сверху фюзеляжа на носу ДПС 17 установлен верхний упор 77, к которому подведен груз-фиксатор 78. Груз-фиксатор 78 закреплен посередине перекладины П-образной рамы 79, снабженной грузами-противовесами 80. Рама 79 под.

-11вешена на двух опорах 81, установленных по бокам эстакады 71 на расстоянии, обеспечивающем свободный проход самолета между опорами 81. На верхнем конце эстакады 71 (со стороны взлета самолета) перед блоком 74 установлены демпферы 82 для остановки тележки 70 и размыкатель 83 рычажного механизма.

Подводный осмотровый аппарат 18 предназначен для проведения осмотра под водного пространства во время стоянки судна с передачей телевизионного изображения на борт судна. Отображение видеоинформации производится на видеомониторе 69. В состав комплекса ПО А 18 входят пульт 19 управления, соединенный кабелем связи с ПО А 18, и гидроакустические антенны 84 пеленгатора, обеспечивающие прием сигналов от маяка, установленного на борту ПОА. Выход пульта 19 управления подключен к щестому входу ЦВС 5. По-походному ПОА 18 размещен на выносной площадке кормового отсека судна (см. фиг. 5). Собственно аппарат установлен в люльке, которая подвешена на перекладине П-образной рамы 85 подъемно-опускного устройства ПОА 18. Концы рамы 85 закреплены на валу, который установлен снизу вблизи края выносной площадки. В состав ПОУ также входит ручная лебедка 86, трос которой закреплен на раме 85. Кабель связи осмотрового аппарата 18 уложен на вьющке 87. Пульт 19 управления ПОА 18 установлен в помещении вычислительного центра.

Дистанционный обнаружитель 20 нефтепродуктов предназначен для обнаружения пятен нефтяных пленок с борта судна. Обнаружитель 20 выполнен в виде оптического локатора, работающего в инфракрасном диапазоне длин волн. Оптическая головка локатора размещена в корпусе из ударопрочного пластика, установленном на выносной консоли 21. В нижней части корпуса расположены объективы, в состав которых входят стеклянные линзы, интерференционные ИК-фильтры, фотоприемники и предварительные усилители. В корпусе выполнено окно для прохождения оптического сигнала и отверстие для гермоввода кабеля подвода питания и съема сигналов оптической головки обнаружителя 20. Блок питания и приема сигналов прибора установлен в помещении вычислительного центра и подключен к пятому входу ЦВС 5.

тационный пробоотборник ТГ-1/80 и состоит из керноприемной трубы, грузастабилизатора, свободной петли и груза-разведчика. Дночерпатель 24 типа АПГ-0.16 грейферного типа, состоит из укрепленных на раме двух ковшей с рычажным приводом от пневмогидростатического цилиндра. Работу с пробоотборниками обеспечивает универсальная кран-балка 88, установленная на крыше кормовой надстройки судна.

Морское патрульное судно для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны используют следуюшим образом.

При патрулировании судном заданного района акватории нроизводят одновременное обследование водной поверхности, приповерхностного и глубинного слоев воды, используя устройство 14 ультразвукового зондирования, дистанционный обнаружитель 20 нефтепродуктов и устройства измерения параметров приповерхностного и глубинного слоев воды.

Ультразвуковая волна, излученная антенной 15 видеоэхолота, встречая подводный объект или слой с аномальными звукорассеиваюшими характеристиками, частично отражается от него, возврашается к антенне 15 и поступает на приемник приемопередаюшей аппаратуры 66. На цветном экране дисплея видеоэхолота отображается нормальная картинка на полном экране или нормальная картинка на части экрана в сочетании с увеличенным изображением части картинки, выделенной маркером.

Оптический локатор обнаружителя 20 облучает водную поверхность в зоне, не возмушенной движением судна. Принцип работы обнаружителя заключается в сравнении сигналов, отраженных от чистой воды и от воды, покрытой нефтяной пленкой. При излучении на длине волны Я 0,9 мкм это соотношение составляет 1,5-2. Выходным сигналом обнаружителя 20 является сигнал наличия пленки, который индицируется на экране терминала оператора ПЭВМ 56.

Для осушествления измерений в приповерхностном и глубинном слоях воды предварительно промывают трубопроводы магистрали непрерывного пробоотбора. Для этого закольцовывают магистраль и прокачивают моюший раствор насосами 33 от емкоSjQjQmP

-13сти с моющим раствором к сливному трубопроводу 46. Остатки раствора удаляют сжатым воздухом.

При подготовке к использованию устройства измерения параметров приповерхностного слоя воды устанавливают поворотный кронштейн 42 с установленным на нем блоком 4 в определенное положение относительно рамы 36 в зависимости от заданной глубины контролируемого горизонта. При этом заглубление погружаемого блока 4 может регулироваться в диапазоне 0-1,5 м (см. фиг. 4). Включают электромеханический привод 38, который приводит во вращение вал 37, и разворачивают вокруг вала 37 раму 36 ПОУ. Одновременно стравливают трос ручной лебедки 39, удерживая раму 36. При погружении блока 4 в воду лебедку 39 ставят на стопор. Подключают кабель к разъему соединительного ящика 34, а щланг - ко входу насоса 33.

Для постановки углубителя 2 с погружаемым блоком 1 устройства измерения параметров глубинного слоя воды предварительно подключают к приводу соответствующий барабан лебедки 27, на котором уложена буксируемая линия 3. Для этого устанавливают рукоятку 32 в положение, при котором нижняя щестерня 31 вала 30 входит в зацепление с приводной шестерней барабана буксируемой линии. Включают электродвигатель 28. Одновременно разворачивают слип 26 под углом 60° к палубе. Под действием собственной силы тяжести углубитель 2 сползает со слипа 26, проходит через окно и опускается в воду по мере стравливания буксируемой линии 3 с барабана лебедки 27. При этом боковые крылья-стабилизаторы салазок углубителя раскрываются, и блок плавучести разворачивается в горизонтальное положение, обеспечивая расположение осей головки 9 водозабора и преобразователей 12, 25 по потоку. Глубина погружения углубителя 2 контролируется счетчиком вытравленной длины буксируемой линии 3. По достижении горизонта заданной глубины обследования лебедка 27 ставится на стопор. Подключают шланг буксируемой линии ко входу трубопровода 7, для чего устанавливают кран-переключатель насоса 33 в соответствующее положение. Подключают кабель буксируемой линии к разъему соединительного ящика 34.

гистрали непрерывного пробоотбора ко входам измерительных каналов модулей 50 экспрессного определения загрязняющих веществ в воде. В зависимости от реализуемой в соответствующем канале методики измерений при необходимости осуществляют автоматическую пробоподготовку, которая заключается в смещивании поступающей пробы воды с необходимыми реагентами из блока расходных емкостей модуля 50. Подача растворов осуществляется блоком перистальтических насосов соответствующего измерительного канала через многовходовой кран, управляемый контроллером 54. Показания ионометрических, фотометрических детекторов и совмещенного фотометрафлюориметра после предварительной обработки в контроллерах 54 обоих устройств 6 гидрохимического анализа поступают в ПЭВМ 55 центральной вычислительной системы 5. На дисплей ПЭВМ 55 выводятся графики зависимостей изменения сигналов измерительных детекторов в единицах концентрации определяемых веществ или (по выбору оператора) результаты сопоставления указанных зависимостей с пороговым уровнем, например, предельно допустимой концентрацией определяемого вещества. При необходимости корректировки используемой методики измерений с терминала оператора ПЭВМ 55 вводят необходимые параметры уточненного алгоритма, поступающие в контроллер 54. Данные текущих измерений всех каналов модуля 50 записываются на магнитный носитель и при необходимости выводятся на печать принтера 57. При обнаружении повышенного загрязнения по показаниям, по меньшей мере, одного измерительного канала по команде оператора автоматически осуществляют отбор проб блоком 49 для последующего детального анализа пробы. Одновременно на карте-схеме акватории, которая является составной частью автоматически формируемого ПЭВМ 55 архива, делается отметка о времени взятия пробы и концентрации обнаруженного токсиканта.

Графики зависимостей гидрохимических и общефизических параметров воды, измеренных преобразователями 25 ГХФП, и показателей удельной радиоактивности преобразователей 12 РА каждого из двух контролируемых горизонтов водной среды выводятся на дисплей ПЭВМ 56. Последовательность выходных импульсов блока 13 контроля радиоактивности воздуха пересчитывается в величины удельной активности по /излучению и мощности экспозиционной дозы ; излучения, зависимости изменения коадаМе йА

-15торых также представляются на дисплее. Текущие показания контролируемых параметров автоматически записываются па магнитный носитель, а данные о превышении параметрами порогового уровня паносятся на карту-схему акватории. При этом по каналу межмашинного обмена запрашивается ипформация о показаниях соответствуюш;его устройства 6 гидрохимического анализа или полученная информапия передается в гидрохимическую лабораторию, что дает возможпость операторам сопоставлять результаты измерений обеих подсистем и припимать решения о ходе дальнейшего обследования. Привязка карт-схем к географическим координатам производится по данным приемоиндикатора 61 СПС на четко зафиксированной стоянке судна в месте, имеюш,ем характерные признаки на карте-схеме. По окончании обследования акватории ПЭВМ 56 формируется итоговая ипформация, полученная в ходе патрульного рейса, ее распечатка и создание архива итоговой информации для ее хранения и дальнейшей обработки.

При выявлении зон повышенного загрязнения в толще воды по селекторной связи передают в ходовую рубку команду на остановку судна. После остановки судна начинают обследование придонного пространства.

Для постановки устройства 11 водозабора из придонного слоя осуществляют подключение к редуктору 29 электромеханического привода двухбарабанной лебедки 27 второго барабана, на котором уложен шланг устройства 11. Прокладывают шланг в направляющий желоб канифас-блока 35. Включают электродвигатель 28, приводя во вращение барабан и стравливая шланг. Головка водозабора устройства 11, утяжеленная якорь-грузом, погружается в воду. Устанавливают кран-переключатель насоса 33 в соответствующее положение, обеспечивая подключение шланга устройства 11 ко входу трубопровода 7 взамен шланга буксируемой линии 3. При этом водозабор и измерение параметров приповерхностного слоя воды при необходимости продолжаются.

Для проведения визуальпого осмотра придонного пространства производят погружение ПО А 18. Для этого разворачивают раму 85 с люлькой ПО А 18 вниз, удерживая ее тросом ручной лебедки 86. Одновременно стравливают кабель связи ПО А 18с вьюшки 87. После погружения рамы 85 в воду ПО А 18 по команде с пульта 19 управления выходит из люльки и начинает перемещение по заданному маршруту. Видеоизображение с

BlIO

-16телекамеры наблюдают на экране видеомонитора 69, установленного в помещении вычислительного центра. При этом антенны 64 пеленгатора принимают сигналы от гидроакустического маяка, установленного на борту ПОА 18, а на экране терминала оператора ПЭВМ 56 наблюдают траекторию перемещения ПОА 18. При необходимости более тщательного осмотра обнаруженных подводных объектов с пульта 19 управления передают необходимые команды на перемещение ПОА 18 вверх, вниз, вправо, влево.

Производят подъем на борт судна проб грунта с помощью пробоотборников 23 и 24, поочередно используя грузовую кран-балку 88.

Для расширения границ обследуемой зоны акватории, оперативной выработки маневра патрулирования и правильного выбора необходимых технических средств экологического контроля дополнительно производят визуальный осмотр поверхности воды с борта дистанционно пилотируемого самолета 17.

Для запуска ДПС 17 производят растяжку эластичного троса 72 посредством натяжного устройства 73. Запускают двигатель ДПС 17. Разворачивают вверх раму 79, поднимая груз-фиксатор 78 и освобождая верхний упор 77 самолета. Под действием упругой силы тянущего троса 72 тележка 70 начинает с ускорением перемещаться по боковым пазам эстакады 71. При подходе к концу эстакады тележка 70 ударяется о демпферы 82 и резко останавливается. При этом срабатывает размыкатель 83 рычажного механизма, освобождая центральный штырь 76 из их захвата. Самолет продолжает движение по инерции под углом к горизонту, заданным наклоном эстакады 71, а затем переходит в режим автономного полета.

Для управления полетом ДПС 17с пульта 62 управления полетом вводят команды по курсу следования самолета в шифратор команд аппаратуры 67 приемо-передачи сигналов управления и промодулированный радиосигнал через приемопередающую антенну 68. Бортовая система управления полетом ДПС 17 вырабатывает управляющие сигналы, задающие режим работы двигателя и автопилота. Контрольные сигналы углового положения ДПС 17 ( курс, крен, тангаж) с автопилота, температуры двигателя с системы управления двигателем, скорости и высоты полета с системы воздушных сигналов поступают в бортовой микропроцессор для выработки телеметриче1 3 /

-17ского сигнала с привязкой к координатам местоположения ДПС 17. Последний модулирует сигнал бортового передатчика телеметрической информации, излучаемый бортовой антенной. Принятый антенной 68 телеметрический сигнал после дешифрации устройством 67 отображается на дисплее ПЭВМ 56 синхронно с метками, обозначающими траекторию движения ДПС 17. Изображение водной поверхности, принятое телевизионной антенной 65, воспроизводится на экране видеомонитора 69.

По данным телевизионного наблюдения производится уточнение программы патрулирования судном акватории в режиме текущих измерений комплекса. При необходимости изменения курса команды на проведение маневра передаются в ходовую рубку судна. После выполнения полетного задания на борт ДПС 17 передается команда окончания полета, по которой бортовое устройство аварийного спасения выбрасывает парашют, и самолет опускается на воду. После приводнения его поднимают на борт судна грузовой кран-балкой 88 и устанавливают по-походному на эстакаде 71.

Для обнаружения подвижного источника экологического загрязнения водной среды в акватории, одновременно измеряют усредненные и пульсационные значения удельной электрической проводимости (УЭП) воды, сравнивают измеренные усредненные значения УЭП воды с фоновыми усредненными значени5ши УЭП воды, сравнивают интенсивность измеренных пульсационных значений УЭП воды с заданным порогом. При одновременном превышении усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП водной среды и интенсивностью пульсационных значений УЭП воды заданного порога осуществляют забор воды и производят ее гидрохимический анализ. При обнаружении превышения предельной концентрации загрязняющих веществ продолжают движение патрульного судна до выхода из зоны, в которой выполняется условие одновременного превыщения усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП воды и интенсивностью пульсационных значений УЭП воды заданного порога. После чего осуществляют разворот патрульного судна и его движение в обратном направлении. В случае повторного одновременного превышения усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП воды и интенсивностью пульсационных значений УЭП воды заданного порога и повторном обнаружении

превышения предельной концентрации загрязняющих веществ принимают решение о наличии подвижного источника экологического загрязнения.

Линию движения подвижного источника экологического загрязнения определяют по положению прямой линии между точками максимальной интенсивности пульсаций УЭП после первого и второго одновременного превышения усредненным значением УЭП воды фонового усредненного значения УЭП воды и интенсивностью пульсационных значений ГФП водной среды заданного порога.

Направление движения подвижного источника экологического загрязнения определяют по степени изменения концентрации загрязняющих веществ по предполагаемой линии движения подвижного источника экологического загрязнения.

Поиск и наблюдение за подвижным источником экологического загрязнения возможно с помощью дистанционно пилотируемого самолета

Одновременно с выполнением программы экологического обследования акватории при следовании судна по маршруту в помещении информационного центра проводят мероприятия по обучению специалистов-экологов с демонстрацией возможностей оборудования судна. При этом на терминал 63 выводится необходимая информация от различных подсистем комплекса, а телевизионный приемник 64 используется для представления изображений водной поверхности по ходу судна (от обзорной телекамеры 22) или с высоты полета ДПС 17 а также для просмотра видеоизображения подводного пространства.

Введение в состав оборудования судна средств контроля радиоактивного загрязнения воды и приповерхностного слоя атмосферы и телевизионных систем для наблюдения водной поверхности расширяет функциональные возможности комплекса судна и позволяет производить оперативное выявление и определение масштабов загрязнения в широком диапазоне контролируемых параметров.

Расширение радиуса действия комплекса позволяет оперативно корректировать маршрут патрулирования и производить рациональный выбор технических средств контроля в зависимости от размера очага и характера загрязнения (нефть, мутные пятна.

свечение), что в конечном счете приводит к существенной экономии топливноэнергетических затрат и времени обследования водного объекта.

Таким образом, технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении полноты и достоверности экологического контроля водной среды при сокращении трудоемкости и времени обследования акватории путем введения средств целенаправленного поиска очагов загрязнения, оперативного определения границ детально обследуемой зоны, классификации подвижного носителя экологического загрязнения и определения направления его движения.

Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что судно и используемое на нем оборудование могут быть изготовлены на базе существующих материалов и комплект)тощих изделий при использовании известной технологии, и применены по своему назначению для оперативного обследования загрязнения водных объектов.

Список литературы

1.Система мониторинга качества воды. GRE Rev. -1988, 26. -С. 14-20

2.Система для мониторинга приповерхностных вод. Fukuchi Mitsuo, Hottori Hitoshi. - Proc. NIPR Symp. Polar Biol. - 1987, 1.- C. 47-55.

3.РФ. Свидетельство JVb 301 на полезную модель. - Публикация 25.04.95 г., прототип.

шхшы,

-20Информационный

Claims (1)

1. Морское патрульное судно для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны, оснащенное подводным осмотровым аппаратом, устройством ультразвукового зондирования толщи воды, дистанционным обнаружителем нефтепродуктов, оптическая головка которого установлена на выносной консоли в носовой оконечности одной из лодок катамарана, устройством водозабора из придонного слоя, пробоотборниками грунта, а также устройством измерения параметров глубинного слоя воды, погружаемый блок которого установлен на углубителе буксируемой линии, и устройством измерения параметров приповерхностного слоя воды, причем погружаемые блоки обоих указанных устройств оснащены преобразователями гидрохимикофизических параметров воды, которые подключены к первому интерфейсному входу центральной вычислительной системы, и головками водозабора, которые посредством забортных шлангов и трубопроводов магистрали непрерывного пробоотбора связаны со входами одного и другого устройств гидрохимического анализа воды, выходы которых подключены ко второму интерфейсному входу центральной вычислительной системы, отличающееся тем, что на нем дополнительно установлены авиационно-технический комплекс телевизионного наблюдения водной поверхности с дистанционно пилотируемым самолетом, устройство запуска которого размещено на крыше кормовой надстройки судна, обзорная телевизионная камера и приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, установленные на рубке судна, а также устройство контроля радиационной обстановки, включающее преобразователи радиоактивности воды, установленные на погружаемых блоках устройства измерения параметров глубинного слоя воды и устройства измерения параметров приповерхностного слоя воды, снабженное преобразователями усредненных и пульсационных значений удельной электрической проводимости воды, и преобразователь радиоактивности воздуха, подключенный к третьему входу центральной вычислительной системы, к четвертому входу которой подключен приемоиндикатор спутниковой навигационной системы, к пятому входу - дистанционный обнаружитель нефтепродуктов, а к шестому и седьмому входам - пульты управления подводным осмотровым аппаратом и дистанционно пилотируемым самолетом, соответственно, при этом подъемно-опускное устройство погружаемого блока устройства измерения параметров приповерхностного слоя воды установлено в носовой оконечности другой лодки катамарана и выполнено в виде Y-образной рамы, короткие концы которой закреплены на горизонтальном валу, который кинематически связан с электромеханическим приводом, и натяжного устройства, трос которого закреплен на короткой перекладине Y-образной рамы, а третий конец указанной рамы посредством оси соединен с кронштейном, на котором закреплен погружаемый блок, в средней части судна посередине соединительного моста катамарана размещено комбинированное подъемно-опускное устройство буксируемой линии и устройства водозабора из придонного слоя, которое содержит поворотный слип для углубителя буксируемой линии, двухбарабанную лебедку с вертикальным расположением оси барабанов и электромеханический привод с механизмом подключения к нему одного или другого барабанов лебедки, а цифровая вычислительная система выполнена с возможностью определения линии движения подвижного источника экологического загрязнения по положению прямой линии между двумя точками контролируемой акватории с максимальной интенсивностью пульсаций удельной электрической проводимости воды, определенными с помощью спутниковой навигационной системы при движении в различных направлениях морского патрульного судна для экологического контроля территориальных вод, континентального шельфа и исключительной экономической зоны, при одновременном превышении усредненным значением удельной электрической проводимости воды фонового усредненного значения удельной электрической проводимости воды и заранее установленных среднефоновых значений концентрации, по меньшей мере, одного из контролируемых загрязняющих веществ по результатам гидрохимического анализа.