Спосіб функціонування пристрою активації і радіомаяка при пошуку постраждалих під завалами

Спосіб функціонування пристрою активації і радіомаяка при пошуку постраждалих під завалами, що включає генерування безперервних низькочастотних коливань упродовж деякого короткого проміжку часу Δt1 випромінювання через першу котушку з феромагнітним сердечником пристрою активації змінного низькочастотного магнітного поля, уловлювання за допомогою другої котушки з феромагнітним сердечником радіомаяка змінного низькочастотного магнітного поля, вузькосмугове підсилення отримуваного на приймальних клемах котушки з феромагнітним сердечником радіомаяка сигналу з низькою частотою f1, випрямлення цього C2 2 94553 1 3 придатна в разі виникнення обвалу гірської породи, що є непереборною перешкодою для радіосигналів з прийнятими в описаних системах довжинами хвиль. Відомі способи пошуку постраждалих під завалами, описані в патентах України №86558, Бюл. №8 від 27.04.2009, №87642, Бюл. №14 від 27.07.2009, №90071 і №90072, Бюл. №6 від 25.03.2010, №90832, Бюл. №10 від 25.05.2010. За цими способами спочатку генерують безперервні низькочастотні коливання і через нерухому котушку з феромагнітним сердечником випромінюють змінне магнітне поле низької частоти, яке уловлюють котушкою з феромагнітним сердечником радіомаяка, підсилюють сигнал, що отримується на клемах цієї котушки, і перевищенням рівня сигналу деякого порогового рівня активують радіомаяк. Найбільш близьким до запропонованого винаходу є спосіб, описаний в заявці на винахід України № а201004665 від 20.04.2010. За цим способом визначення місця розташування персоналу шахти під завалами, кожного працівника шахти забезпечують радіомаяком, а пошукову групу забезпечують пристроєм активації радіомаяків і пристроями пошуку. При цьому, до складу пристрою активації вводять: таймер, перший генератор першої низької частоти, першу нерухому передавальну котушку з феромагнітним сердечником. До складу радіомаяка вводять: другу нерухому котушку з феромагнітним сердечником, вузькосмуговий підсилювач першої низької частоти, детектор несучої, пороговий пристрій, другий генератор другої низької частоти. Склад пошукових пристроїв варіюється залежно від вирішуваних задач. За описаним способом задача вирішується завдяки тому, що спочатку генерують безперервні низькочастотні коливання з частотою f1 протягом деякого короткого проміжку часу t1, причому ці коливання подають на клеми першої нерухомої передавальної котушки з феромагнітним сердечником і випромінюють тим самим змінне магнітне поле з частотою f1 упродовж короткого проміжку часу t1. Першу котушку з феромагнітним сердечником пристрою активації розташовують в безпосередній близькості від передбачуваного об'єкта пошуку. Змінне випромінюване магнітне поле з частотою f1 уловлюють другою нерухомою котушкою з феромагнітним сердечником, яку встановлюють в радіомаяку об'єкта пошуку, після чого сигнал, що знімається з клем прийому другої котушки з феромагнітним сердечником, підсилюють у вузькій смузі частот, випрямляють і оцінюють його рівень, причому при перевищенні випрямленим сигналом постійного струму деякого порогового рівня за допомогою другого низькочастотного генератора упродовж деякого тривалого проміжку часу t2 генерують безперервні низькочастотні коливання з частотою f2, які подають на клеми збудження тієї ж другої нерухомої котушки з феромагнітним сердечником радіомаяка і випромінюють, тим самим, змінне магнітне поле з частотою f2 упродовж тривалого проміжку часу t2. При цьому відключають в радіомаяку тракт підсилення і обробки сигналів з частотою f1 на тривалий про 94553 4 міжок часу t2. При цьому безперервні низькочастотні сигнали, які виробляють першим і другим низькочастотними генераторами, роблять близькими за частотою, чим забезпечують можливість роботи другої нерухомої котушки з феромагнітним сердечником однаково ефективно на обох частотах f1 і f2. Під час випромінювання змінного магнітного поля з частотою f2 здійснюють пошукові заходи. Після закінчення тривалого проміжку часу t2 знов упродовж короткого проміжку часу t1 пристроєм активації випромінюють змінне магнітне поле з частотою f1, а потім упродовж тривалого проміжку часу t2 знов здійснюють пошукові заходи і так продовжують доти, поки всі пошукові заходи не будуть завершені в повному обсязі. Проте описані способи пошуку постраждалих під завалами мають певний недолік, пов'язаний з тим, що в радіомаяку об'єкта пошуку використовують вузькосмуговий підсилювач для підсилення сигналів, спочатку згенерованих і випромінюваних пристроєм активації і прийнятих нерухомою котушкою радіомаяка. Цей підсилювач налаштований на певну частоту, рівну частоті коливань, спочатку генерованих пристроєм активації радіомаяків. З метою підвищення завадостійкості радіомаяків від дії імпульсних завад, які можуть призвести до помилкового спрацьовування порогового пристрою радіомаяка, що призводить до його помилкової активації, смугу пропускання вузькосмугового підсилювача слід вибирати досить вузькою. При цьому бажано забезпечити відому простоту конструкції пристрою, що здешевлює радіомаяк в цілому і що підвищує надійність його роботи. В цьому випадку необхідно забезпечити повторюваність параметрів радіомаяка при його масовому виготовленні, виключивши при цьому операцію індивідуального налаштування кожного радіомаяка. Останнє завдання досить складне в реалізації, оскільки для підвищення відомої завадостійкості радіомаяка, що виключає його помилкове спрацьовування, потрібно забезпечити вузькосмуговому підсилювачу, що входить до складу радіомаяка, дуже вузьку відносну смугу пропускання, що ста-5 -6 новить 10 ...10 . Один з найбільш дешевих і надійних способів вирішення цієї проблеми - це використання як фільтруючих ланок вузькосмугового підсилювача одиночного кварцового резонатора у відповідній схемі включення. Такий підсилювач матиме згадану вище відносну смугу пропускання і матиме відому простоту конструкції і, відповідно, дешевизну. Проте повторюваність результатів при масовому виробництві не буде високою. Якщо відносна смуга пропускання і параметри ослаблення сигналу в межах смуги пропускання і за її межами зберігатимуться на одному і тому ж рівні, то центральна частота налаштування такого вузькосмугового підсилювача змінюватиметься від резонатора до резонатора в межах абсолютної смуги пропускання такого фільтра (власне резонатора) або навіть трохи більше неї, і від партії резонаторів до партії резонаторів в межах величини, що істотно перевищує саму смугу пропускання. Використання індивідуального налаштування такого фільтру підбором відповідних конденсаторів або котушок індуктивностей украй небажано з точ 5 ки зору масового виробництва. І навіть цей захід не приведе до бажаного результату через відому температурну нестабільність самих кварцових резонаторів і їх "старіння". Використання ж як фільтруючих ланок спеціалізованих кварцових фільтрів, що гарантовано забезпечують пропускання сигналу пристрою активації при всіх температурних і інших дестабілізуючих чинниках, також небажано через відому дорожнечу останніх, з одного боку, і відому громіздкість самого виробу з іншого, якщо взяти до уваги відносно низьку робочу частоту системи. У той же час, украй необхідно ефективно вирішувати завдання пошуку всіх постраждалих під завалами, забезпечивши кожного працівника шахти недорогим, але надійним радіомаяком, що надійно активується за умови будь-якого часу, за будь-яких обставин його виготовлення, а також за будь-яких умов його експлуатації. Це дозволить скоротити число смертей серед персоналу вугільних шахт. У основу винаходу поставлено задачу спрощення конструкції радіомаяка і підвищення вірогідності активації радіомаяка за будь-якого часу, будь-яких обставин його виготовлення, а також за будь-яких умов його експлуатації. Вона вирішується завдяки тому, що за способом функціонування пристрою активації радіомаяків при пошуку постраждалих під завалами, що включає генерування безперервних низькочастотних коливань упродовж деякого короткого проміжку часу t1 випромінювання через першу котушку з феромагнітним сердечником пристрою активації змінного низькочастотного магнітного поля, уловлювання за допомогою другої котушки з феромагнітним сердечником радіомаяка змінного низькочастотного магнітного поля, вузькосмугове підсилення отримуваного на приймальних клемах котушки з феромагнітним сердечником радіомаяка сигналу з низькою частотою f1, випрямлення цього підсиленого сигналу, порівняння рівня підсиленого сигналу з деяким пороговим рівнем і в разі перевищення цього рівня, генерування безперервних низькочастотних коливань з частотою f2 упродовж деякого тривалого проміжку часу t2 і випромінювання упродовж цього проміжку часу t2 змінного магнітного поля з частотою f2 шляхом збудження тієї ж другої нерухомої котушки з феромагнітним сердечником радіомаяка безперервними низькочастотними коливаннями з частотою f2, згідно з винаходом, за допомогою низькочастотного генератора пристрою активації генерують безперервні низькочастотні коливання з частотою, що змінюється за лінійним законом від величини f1-f до величини f1+f упродовж вказаного деякого короткого проміжку часу t1, причому величину девіації частоти f вибирають свідомо більшою, ніж можливі відхилення частоти налаштування вузькосмугового підсилювача радіомаяка від номінального значення f1, що виникають як на стадії виготовлення радіомаяка, так і в процесі його експлуатації за рахунок впливу дестабілізуючих чинників, наприклад температури, на частоту налаштування вузькосмугового підсилювача, виконаного, наприклад, в простому випадку, на базі одиночного ква 94553 6 рцового резонатора. Порівняння запропонованого винаходу із вже відомими способами і прототипом показує, що спосіб, що заявляється, виявляє нові технічні властивості, що полягають в істотному можливому спрощенні конструкції самого радіомаяка, обумовленому тим, що як фільтруючий смуговопроникний ланцюг вузькосмугового підсилювача може бути використаний одиночний кварцовий резонатор, при цьому вірогідність активації радіомаяка істотно підвищена навіть при значній відмінності центральної частоти вузькосмугового підсилювача від номінального значення, що виникає як на стадії виготовлення радіомаяка, так і в процесі його експлуатації за рахунок дії дестабілізуючих факторів. Ці властивості запропонованого винаходу є новими, оскільки в способі-прототипі, через властивий йому недолік, що полягає в генеруванні безперервних низькочастотних коливань, що не змінюються, з частотою f1 упродовж деякого короткого проміжку часу t1, використовування як фільтруючого елемента у вузькосмуговому підсилювачі радіомаяка одиночного кварцового резонатора не є можливим, оскільки смуга пропускання такого фільтра істотно вужча, ніж можливе відхилення частоти налаштування фільтра від номінального значення, що виникає за рахунок відмінності виробів (резонаторів) у партії, відмінності партії виробів від партії, відмінності номіналів компонентів зовнішніх ланцюгів від номінального розрахункового значення, впливу дестабілізуючих факторів. Інші способи забезпечення вузькосмугової фільтрації коштують дорого і громіздкі в реалізації. При цьому, в разі використання одиночного кварцового резонатора, вірогідність активації радіомаяка знижується. У разі використання кварцового фільтра, або інших методів фільтрації, вірогідність активації радіомаяка залишається високою, але розміри і вартість радіомаяка зростають. У будь-якому випадку знижується ефективність пошуку постраждалих під завалами. У пропонованому способі пошуку людей під завалами гірських порід кожну людину з числа персоналу шахти забезпечують радіомаяком. У разі аварії пошук постраждалих здійснює спеціальна група рятувальників, яку забезпечують пошуковим обладнанням, що складається з пристрою активації і пошукових пристроїв. Пристрій активації призначений для випромінювання змінного магнітного поля з частотою, що змінюється протягом деякого короткого проміжку часу в деяких межах. Складається пристрій активації з таймера, генератора лінійно змінюваної напруги, генератора безперервних низькочастотних коливань зі змінною частотою необхідної потужності і нерухомої котушки з феромагнітним сердечником. При цьому генератор безперервних низькочастотних коливань необхідної потужності вмикають на деякий короткий проміжок часу t1, упродовж якого частота генератора змінюється від значення f1-f до значення f1+f. Розташовують пристрій активації у безпосередній близькості від місця проведення рятувальних заходів. Потужність випромінювання змінного магнітного поля має бути достатньою для 7 того, щоб це змінне магнітне поле можна було б прийняти радіомаяками, що знаходяться в зоні проведення рятувальних заходів. У кожному з радіомаяків це змінне магнітне поле зі змінною частотою приймають котушкою з феромагнітним сердечником і підсилюють у вузькій смузі частот. При цьому саме значення частоти налаштування вузькосмугового фільтра може бути довільним, але не виходити за межі f1±f. Це легко можна забезпечити, використавши як фільтруючий елемент, наприклад, одиночний кварцовий резонатор. При цьому відхилення робочої частоти самого резонатора, що задається заводом-виробником, а також відхилення частоти налаштування підсилювача, що виникає через вплив зовнішніх додаткових компонентів і через вплив дестабілізуючих чинників, не мають значення, оскільки ці можливі відхилення лежать в межах від f1-f до f1+f і за проміжок часу t1 частота безперервних низькочастотних коливань пристрою активації набуде значення, що потрапляє у смугу пропускання вузькосмугового підсилювача. Підсилений сигнал випрямляють і оцінюють його рівень. При перевищенні цим рівнем деякого порогового значення в радіомаяку на деякий тривалий, але кінцевий проміжок часу t2, включають генератор безперервних низькочастотних коливань з частотою f2, який підключений до тієї ж самої котушки з феромагнітним сердечником радіомаяка з боку її виводів збудження, тобто здійснюють активацію радіомаяка. У радіомаяку тракт прийому і обробки сигналів з частотою f1 на проміжок часу t2 відключають. При цьому безперервні низькочастотні сигнали, які виробляють першим і другим низькочастотними генераторами, роблять близькими по частоті, які можуть бути в принципі навіть рівними за значенням, чим забезпечують можливість роботи другої нерухомої котушки з феромагнітним сердечником однаково ефективно на обох частотах f1 і f2. Протягом тривалого проміжку часу t2 випромінюють змінне магнітне поле з частотою f2. Це змінне магнітне поле з частотою f2 уловлюють котушками пошукових пристроїв і здійснюють пошукові заходи протягом проміжку часу t2. Якщо за цей проміжок часу t2 пошукові заходи завершити не удається, то знов на короткий проміжок часу t1 включають пристрій активації, після чого упродовж проміжку часу t2 здійснюють пошукові заходи. Таку послідовність дій продовжують доти, поки всі пошукові заходи не завершать у повному обсязі. Вказаний спосіб функціонування пристрою активації і радіомаяка при пошуку постраждалих під завалами можна реалізувати за допомогою пристрою, приведеного на кресленні. Пристрій складається з пристрою активації, радіомаяка і пристрою пошуку і містить генератори низькочастотних коливань 1 і 2, нерухомі котушки з феромагнітними сердечниками 3 і 4, вузькосмуговий підсилювач низькочастотних сигналів 5, випрямляч 6, пороговий пристрій 7, таймери 8 і 9, генератор лінійно змінюваної напруги 10, пошукові пристрої 11. Генератор низькочастотних коливань 1, таймер 8, генератор лінійно змінюваної напруги 10 і нерухома котушка з феромагнітним сердечни 94553 8 ком 3 утворюють пристрій активації. Нерухома котушка з феромагнітним сердечником 4, вузькосмуговий підсилювач низькочастотних сигналів 5, випрямляч 6, пороговий пристрій 7, таймер 9 і генератор низькочастотних коливань 2 утворюють радіомаяк. Перший вихід таймера 8 з'єднаний зі входом умикання генератора низькочастотних коливань 1, вихід якого з'єднаний з виводами нерухомої котушки з феромагнітним сердечником 3, при цьому другий вихід таймера 8 з'єднаний із запускаючим входом генератора лінійно змінюваної напруги 10, вихід якого з'єднаний зі входом перестроювання частоти генератора низькочастотних коливань 1, при цьому приймальні виводи нерухомої котушки феромагнітним сердечником 4 з'єднані з сигнальним входом вузькосмугового підсилювача низькочастотних сигналів 5, вихід якого з'єднаний зі входом випрямляча 6, вихід якого з'єднаний зі входом порогового пристрою 7, вихід якого з'єднаний зі входом керування таймера 9, при цьому вихід таймера 9 з'єднаний зі входом керування низькочастотного генератора 2 і зі входом керування вузькосмугового підсилювача низькочастотних сигналів 5, при цьому вихід низькочастотного генератора 2 з'єднаний з виводами збудження нерухомої котушки з феромагнітним сердечником 4. Працює пристрій, що реалізовує спосіб функціонування маяка і пошукового обладнання при пошуку постраждалих під завалами, таким чином. Відомим способом запускають таймер 8. Таймер 8 вмикає генератор низькочастотних коливань 1 на деякий короткий проміжок часу t1, після закінчення якого він його вимикає. Одночасно з цим таймер 8 запускає генератор лінійно змінюваної напруги 10, вихідна напруга якого подається на вхід перестроювання частоти генератора низькочастотних коливань 1. Генератор низькочастотних коливань 1 упродовж часового інтервалу t1 формує низькочастотні коливання з частотою, що змінюється в межах від f1-f до f1+f, необхідної потужності, які збуджують за допомогою нерухомої котушки з феромагнітним сердечником 3 змінне низькочастотне магнітне поле із змінною частотою. Це змінне низькочастотне магнітне поле із змінною частотою уловлюють нерухомою котушкою з феромагнітним сердечником 4, яка входить до складу радіомаяка. Сигнал з приймальних виводів цієї нерухомої котушки з феромагнітним сердечником 4 подають на сигнальний вхід вузькосмугового підсилювача низькочастотних сигналів 5, який також входить до складу радіомаяка, де прийнятий сигнал підсилюють у вузькій смузі частот, відокремлюючи його від індустріальних завад. Частота налаштування вузькосмугового підсилювача може змінюватися в межах f1±f, причому вона може бути встановлена в цих межах як на стадії виготовлення, так і може змінюватися в цих же межах в процесі експлуатації. Гарантовано, значення частоти генератора низькочастотних коливань пристрою активації 1, що змінюється в часі, упродовж часового інтервалу t1, набуває значення, що потрапляє в смугу пропускання вузькосмугового підсилювача низькочастотних сигналів 5. Підсилений сигнал подають на випрямляч 6, що входить до 9 94553 складу радіомаяка. Випрямлений сигнал подають на вхід порогового пристрою 7, що входить до складу радіомаяка. При перевищенні прийнятим, підсиленим і випрямленим сигналом деякого порогового рівня пороговий пристрій спрацьовує і запускає таймер 9, який на деякий тривалий проміжок часу t2 вмикає генератор безперервних низькочастотних коливань 2, що входить до складу радіомаяка, і вимикає вузькосмуговий підсилювач низькочастотних сигналів 5. Цей генератор безперервних низькочастотних коливань 2 збуджує за допомогою тієї ж нерухомої котушки з феромагнітним сердечником 4, що входить до складу радіомаяка, змінне низькочастотне магнітне поле з частотою f2 заданої інтенсивності. Це змінне низькочастотне магнітне поле з частотою f2 упродовж тривалого проміжку часу t2 уловлюють котушками пошукових пристроїв 11 і здійснюють пошукові заходи згідно з способами, описаними у патентах України №86558, №87642, №90071 і №90072. Після закінчення проміжку часу t2 таймер 9 вимикає генератор безперервних низькочастотних коливань 2 і знов вмикає вузькосмуговий підсилювач низькочастотних сигналів 5. Якщо за часовий інте Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 10 рвал t2 не вдається завершити пошукові заходи, знов запускають таймер 8 і процес повторюють доти, поки не завершать пошукові заходи в повному обсязі. Народногосподарський ефект від використання передбачуваного винаходу пов'язаний з підвищенням вірогідності активації радіомаяка за сигналом пристрою активації. При цьому вірогідність активації радіомаяка не залежить, наприклад, від партії використовуваних як фільтруючі ланки одиночних кварцових резонаторів, від номіналів зовнішніх компонентів підсилювача (у відомих межах) і від впливу дестабілізуючих факторів, наприклад температури навколишнього середовища, неминуче присутніх в процесі експлуатації радіомаяка. При цьому з'являється можливість ефективно вживати рятувальні заходи і забезпечити збереження життя людей, у кращому разі, у найгіршому випадку є можливість відшукати тіла людей, вже загиблих внаслідок аварії. Інший аспект підвищення ефективності пов'язаний із спрощенням конструкції радіомаяка і, як наслідок, зменшенням його вартості і підвищенням його надійності. Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601