Система накопичування польотної інформації з персональним аварійним накопичувачем у радіобуї

Номер патенту: 90427

Опубліковано: 26.04.2010

Автор: Абрамов Олександр Миколайович

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Система накопичування польотної інформації з персональним аварійним накопичувачем у радіобуї (система), що містить персональний радіобуй - аварійний накопичувач польотної інформації, який складається у свою чергу з конструктивно об'єднаних в одному корпусі (1) з позитивною плавучістю вузла керування на мікроконтролері (2), що підключений своїм першим входом-виходом до входу-виходу вузла пам'яті (3) і до першого входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4), а другим входом-виходом - до входу-виходу вузла приймача-передавача (5) з антеною (6), вузла світлової сигналізації (7), вхід якого підключений до першого виходу вузла керування на мікроконтролері (2), а також зовнішнього з'єднувача (8), який підключений до другого входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4), до входу якого підключені виходи датчиків наявності води (9), акумулятора (10), що підключений своїм входом-виходом до третього входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4), кнопок аварійного включення радіобуя (11), які підключені до напруги логічного рівня, що надходить з другого виходу вузла керування на мікроконтролері (2) і до його першого й другого входів за схемою логічного «І», датчиків положення у воді й світла (12), вихід яких підключений до третього входу вузла керування на мікроконтролері (2), яка відрізняється тим, що містить бортовий пристрій прийому й пакетування інформації, який також є складовою частиною системи, виконаний в окремому конструктивному корпусі й закріплений на борту літального апарата на відміну від корпусу (1) накопичувача, що закріплений на тілі учасника польоту, при цьому перший вхід вузла прийому й пакетування інформації (13), що входить до складу пристрою прийому й пакетування інформації, підключений до виходу блока збору й обробки інформації й до входу аварійного накопичувача, що входять до складу штатного для даного літального апарата бортового реєстратора польотної інформації, а перший вхід-вихід вузла прийому й пакетування інформації (13) підключений до бортового з'єднувача (14), приєднаного до подвійного з'єднувача-вставки (15), що приєднана другим боком до зовнішнього з'єднувача (8), а другий вхід вузла прийому й пакетування інформації (13) підключений до з'єднувача приєднання до бортової мережі живлення літального апарата (16), при цьому корпус (1) аварійного накопичувача польотної інформації за допомогою виступу упору (17) і виступу пружини-упору (18), яка нормально стисла, та роз’єднувальною таблеткою (19), що розчиняється водою й яка охоплена петлею (20), закріпленою на тримачі (21), а пружина-упор (18), механічно з'єднана з подвійним з'єднувачем-вставкою (15) та забезпечує йому автоматичне приєднання до зовнішнього з'єднувача (8).

2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить вузол GPS (22) з антеною, який конструктивно розташований у корпусі (1) аварійного накопичувача польотної інформації і що підключений своїм входом-виходом до третього входу-виходу вузла керування на мікроконтролері (2).

3. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить конструктивно розташовані в корпусі (1) аварійного накопичувача польотної інформації вузол індикації (23), вхід якого підключений до третього виходу вузла керування на мікроконтролері (2), і звуковий сигналізатор (24), вхід якого підключений до четвертого виходу вузла керування на мікроконтролері (2).

4. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить внутрішній з'єднувач (25), який конструктивно розташований у корпусі (1) аварійного накопичувача польотної інформації і який підключений до четвертого входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4).

5. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить передавач бездротового зв'язку (26) з антеною, який конструктивно розташований у бортовому пристрої прийому й пакетування інформації і який підключений своїм входом-виходом до другого входу-виходу вузла прийому й пакетування інформації (13), і приймач бездротового зв'язку (27) з антеною, що конструктивно розташований у корпусі (1) аварійного накопичувача польотної інформації і який підключений своїм входом-виходом до п'ятого входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4).

6. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить радіолокаційний відбивач (28), який закріплений зовні у верхній частині корпусу (1) аварійного накопичувача польотної інформації.

7. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить кишеню (29) з мінімальним набором медикаментів і висококалорійного живлення, який закріплений на тримачі (21).

Текст

1. Система накопичування польотної інформації з персональним аварійним накопичувачем у радіобуї (система), що містить персональний радіобуй - аварійний накопичувач польотної інформації, який складається у свою чергу з конструктивно об'єднаних в одному корпусі (1) з позитивною плавучістю вузла керування на мікроконтролері (2), що підключений своїм першим входомвиходом до входу-виходу вузла пам'яті (3) і до першого входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4), а другим входом-виходом - до входу-виходу вузла приймача-передавача (5) з антеною (6), вузла світлової сигналізації (7), вхід якого підключений до першого виходу вузла керування на мікроконтролері (2), а також зовнішнього з'єднувача (8), який підключений до другого входувиходу вузла прийому й видачі інформації (4), до входу якого підключені виходи датчиків наявності води (9), акумулятора (10), що підключений своїм входом-виходом до третього входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4), кнопок аварійного включення радіобуя (11), які підключені до напруги логічного рівня, що надходить з другого виходу вузла керування на мікроконтролері (2) і до його першого й другого входів за схемою логічного «І», датчиків положення у воді й світла (12), вихід яких підключений до третього входу вузла керування на мікроконтролері (2), яка відрізняється тим, що містить бортовий пристрій прийому й пакетування інформації, який також є складовою частиною системи, виконаний в окремому конструктивному корпусі й закріплений на борту літального апарата на відміну від корпусу (1) накопичувача, що закріпле 2 (19) 1 3 90427 4 (26) з антеною, який конструктивно розташований у бортовому пристрої прийому й пакетування інформації і який підключений своїм входомвиходом до другого входу-виходу вузла прийому й пакетування інформації (13), і приймач бездротового зв'язку (27) з антеною, що конструктивно розташований у корпусі (1) аварійного накопичувача польотної інформації і який підключений своїм входом-виходом до п'ятого входу-виходу вузла прийому й видачі інформації (4). 6. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить радіолокаційний відбивач (28), який закріплений зовні у верхній частині корпусу (1) аварійного накопичувача польотної інформації. 7. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що додатково містить кишеню (29) з мінімальним набором медикаментів і висококалорійного живлення, який закріплений на тримачі (21). Винахід належить до пристроїв реєстрації польотної інформації літальних апаратів і подачі радіосигналу тривоги в рамках глобальної супутникової системи Коспас-Сарсат оповіщення про нещасні випадки й місце розташування (координат) радіобуїв, що встановлені на суднах і літаках, у випадку аварійних ситуацій. На жаль, як не досконала сучасна авіатехніка, аварії й катастрофи літальних апаратів (літаків і вертольотів) відбуваються й понині. Для контролю польотів літальних апаратів (ЛА), з метою підвищення безпеки польотів, для виявлення передумов льотних подій і розслідування їхніх причин, використовуються бортові реєстратори польотної інформації, що звичайно складаються в спрощеному вигляді із блока збору і обробки інформації, на який надходить інформація від бортових датчиків і систем контролю й керування й з якого інформація, що перетворена, в цифровому вигляді надходить для запису в аварійний накопичувач у захищеному контейнері (у побуті, так званий «чорний ящик»). Призначення аварійного накопичувача: зберегти польотну інформацію у випадку льотної події для дешифрування її спеціальною апаратурою з метою встановлення причини цієї льотної події з вини екіпажу або через відмову авіатехніки. У деяких аварійних накопичувачах запис польотної інформації, що зберігається, здійснюється зі збереженням тільки останніх, особливо важливих 10-30 хвилин польоту, як наприклад у малогабаритному накопичувачі «МСБН-29» системи «Екран-30-23Д2» виробництва російського ВАТ «Вимірювач» (http://www.izmeritel. smolensk.ru/spec2.htm), при малих габаритах і вазі (менш 0,5кг). Особливо актуальне завдання збереження й розшифровки польотної інформації (Ш) для ЛА морської авіації й літаків, що здійснюють трансконтинентальні польоти - адже у випадку аварії або катастрофи літальні апарати йдуть глибоко під воду й не завжди є можливість підняти «чорний ящик» на поверхню. Тому такі літаки обладнуються спеціальними аварійними накопичувачами, які при попаданні у водні глибини, видають акустичні сигнали для встановлення місця падіння літального апарата для його підйому або принаймні підйому аварійного накопичувача. Але це не завжди вдається при падінні літаків на великі глибини, як у наступному випадку. Недавні, у червні 2009 року, катастрофи аеробусів А-330 компанії «Air France» в Атлантичному океані і єменського А-310 біля Коморських островів привели до загибелі сотень людей. Це саме по собі трагічно, але сумно й те, що «чорний ящик» літака А-330 навряд чи колинебудь буде піднятий з п'ятикілометрової глибини, а про знаходження «чорного ящика» з А-310 протягом декількох, що пройшли після цього місяців, немає ніяких повідомлень. Причини даних катастроф не з'ясовані. А це означає, що літаки такого типу можливо з однотипними й не усунутими дефектами продовжують літати й створювати небезпеку для життя сотень інших авіапасажирів. Крім того, в обох випадках для встановлення приблизного місця падіння був потрібен значний час і витрати із залученням десятків літаків, вертольотів рятувальної морської авіації й кораблів. У той же час, при катастрофі аеробуса А-310 врятувалася 14-літня дівчинка, що пробула у воді близько 12 годин. Коли її знайшли рятувальники, у неї практично не було сил - ще кілька годин і вона б не змогла триматися за плаваючий уламок літака. При цьому вона дістала переохолодження за тривалий час перебування навіть у теплій воді Індійського океану. За її словами, опинившись у воді, вона чула голоси інших пасажирів. А це значить - встигни допомога через годину-дві після катастрофи, можна було б врятувати і інших пасажирів. Для подібних випадків, міжнародним співтовариством передбачена Глобальна морська система зв'язку при нещасних випадках й для забезпечення безпеки мореплавання, у рамках якої глобальна супутникова система пошуку й порятунку Коспас-Сарсат набула величезну цінність для пошуково-рятувальних служб при рятуванні людей, що терплять катастрофи. Для зазначення місця аварії цими системами передбачене використання спливаючих аварійних радіобуїв, що працюють на радіочастотах рятувальних служб, регламентованих системою Коспас-Сарсат. Відомий такий аварійний радіобуй GME MT401FF виробництва фірми GME Нова Зеландія (http://www.navmarine.ru/ /catalog.php?GID=988 і http://www.gme.net.nz/ /mt401ff.html). Цей радіобуй маючи малі габарити й вагу (555г) може спливати на водну поверхню й активізуватися вручному або автоматичному режимі (при досягненні глибини 4м), визначати свої координати й передавати через супутниковий зв'язок аварійний сигнал, свої координати й інші ідентифікаційні й службові дані. Для полегшення його знаходження, він здатний видавати звукові й світлові сигнали. 5 Є також сполучені радіобуї-накопичувачі ПІ бортових реєстраторів з аварійним накопичувачем-радіобуєм, що відокремлюється від корпусу, літального апарата при попаданні його у воду. При спливанні цей радіобуй-накопичувач посилає в ефір радіосигнали на супутниковий зв'язок для кораблів, літаків і вертольотів-рятувальників на частотах, визначених регламентом системи Коспас-Сарсат. Відомий аварійний накопичувач - блок 6МБ-01 реєстратора «Тестер УЗ серія ЗК» виробництва київського ВАТ НТК «Електронприлад», що відстрілюється піропатроном від корпусу літака, при попаданні його у воду, спливає на поверхню води й подає радіосигнали (Валерий Бабич, «Город святого Николая и его авианосцы», издание второе, Николаев, «Атол», 2007г. стр.226, 228). Так у вересні 2005 року не було необхідності піднімати із глибини 1100м, куди впав і потонув літак «Су-33», блок 6МБ-01 - він сам відокремився й піднявся на поверхню води, почав подавати радіосигнали й був піднятий вертольотомрятувальником. Відомий також радіобуйнакопичувач ПІ об'ємом 30л (патент DE 19848801 А1), який також від'єднується (відстрілюється) від корпусу літального апарата й передає при спливанні на поверхню води сигнал тривоги на міжнародних частотах (121,5 або 243 Мгц) і на супутник SARSAT (406.025Мгц). При цьому охоплюється пошукова область рівна 80кв.км. За допомогою подібних радіобуїв-накопичувачів можна оперативно встановити точне місце падіння й не втратити найважливішу для розслідування причини авіаційної події Ш, яка записана в накопичувачі, аналогічно раніше наведеному випадку. До недоліку подібних радіобуїв-накопичувачів необхідно віднести їхню значну масу, що доходить до 20-40кг. Відповідно до діючих вимог ІКАО всі літаки, що виконують польоти великої тривалості над водним простором повинні оснащуватися, як мінімум, двома аварійними радіомаяками (радіобуями), один із яких повинен бути автоматичним. Але знову ж, на жаль, подібними аварійними радіобуяминакопичувачами ПІ обладнуються не всі літальні апарати, особливо пасажирські літаки з ряду причин: небажання літакобудівних компаній додаткових витрат на установлення сучасних радіобуївнакопичувачів; через їх можливий помилковий відстріл і втратою літаком, у зв'язку із цим, аеродинамічної якості, аж до руйнування літака в повітрі на крейсерській швидкості польоту. Крім того при руйнуванні літака в повітрі немає повної впевненості, що його упалі у воду уламки дозволять спливти радіобую-накопичувачу у випадку спрацьовування пристрою відділення (відстрілу) радіобуя-накопичувача від тієї частини корпусу літака, де він розташовувався. І в цей час пошук зниклих ЛА у випадках відсутності точних координат їхнього падіння ведеться в основному «наосліп», по старинці, по координатах останнього зв'язку з ЛА які найчастіше відрізняються від місця падіння літака на сотні кілометрів і візуально по пошуку уламків літака й трупів пасажирів, що плавають на поверхні води й най 90427 6 частіше розкиданих на десятки кілометрів, як у випадку червневих 2009р. катастроф аеробусів. У такий спосіб при сьогоднішньому рівні техніки й організації авіаперевезень пасажирів немає гарантії для учасника польоту (пасажира або члена екіпажу) і літакобудівної кампанії, що у випадку льотної події з попаданням літака на значну глибину, і приводнення людини у свідомому або несвідомому стані будуть передані радіосигнали тривоги для його порятунку й збережена ПІ, для її наступної обробки з метою запобігання подібних льотних подій. Метою винаходу є завдання створення персонального малогабаритного (менш 1л), аварійного радіобуя конструктивно сполученого з аварійним накопичувачем ПІ, яким були б оснащені всі учасники польоту й розташованого при цьому на тілі учасника польоту (пристебнутого за допомогою затискачів або ременя), самостійно (автоматично) спливаючого на водну поверхню незалежно від глибини занурення, у випадку несвідомого стану цієї людини із самостійним від'єднанням пристрою від місця кріплення й з'єднувача пристрою від з'єднувача бортової частини пристрою, і автоматично передаючого по радіо аварійний сигнал і свої координати на частотах міжнародного аварійного зв'язку (системи Коспас-Сарсат або її подальшого розвитку - системи SAR) в автоматичному або ручному, по команді цієї людини, режимі і яка зберігає, ПІ останніх хвилин польоту, одержувану від штатного (для даного ЛА) бортового реєстратора ПІ протягом усього польоту й достатню для виявлення причин аварії. При цьому персональний радіобуй - аварійний накопичувач ПІ не заміняє штатний накопичувач, а служить резервним пристроєм. При багатогодинному польоті пристрій (накопичувач) повинен автоматично відновляти запис ПІ після короткочасного (до 10-15 хвилин) відключення від бортового реєстратора й повторного підключення до нього, мати живлення від стандартного живлення бортової мережі літального апарата (далі по тексту - бортмережі) і автоматично переходити на живлення від внутрішнього (автономного) джерела живлення для коректного закриття останнього файлу або блока (пакета) ПІ у випадку зникнення живлення бортмережі в аварійній або робочій ситуації. Після закриття цього файлу (пакета) пристрій (накопичувач) повинен автоматично перейти в «сплячий» режим зниженого енергоспоживання в штатному (робочому) режимі або знеструмлюватися в аварійному режимі. При цьому пристрій (радіобуй) повинен забезпечувати передачу аварійного радіосигналу незалежно від хвилювання водної поверхні, подавати світлову й звукову сигналізацію для свого виявлення й виловлювання, мати автономне живлення, достатнє для роботи пристрою протягом 1-2 доби, і на яке пристрій повинен автоматично переходити в аварійній ситуації, зберігати працездатність у різних кліматичних умовах. Велика кількість порівняно недорогих при масовому виробництві радіобуївнакопичувачів дозволить гарантовано й оперативно, навіть при спливанні тільки частини їх, одержати рятувальним службам координати місця літної події, а авіаперевізникам і літакобудівникам - об'є 7 ктивну інформацію для з'ясування причини цієї льотної події. Ціль винаходу може бути досягнута створенням персональної системи, що складається з персонального радіобуя - аварійного накопичувана ПІ й бортового пристрою прийому й пакетування інформації. Причому малогабаритний персональний радіобуй - аварійний накопичувач ПІ повинен конструктивно поєднувати аварійний накопичувач ПІ й радіобуй, повинен зберігати у своєї твердотільної пам'яті інформацію про стан систем і агрегатів ЛА, діях екіпажа в останні хвилини польоту, мати позитивну плавучість і кріпитися на тілі учасника польоту (далі по тексту - користувача). При цьому від'єднуватися від місця кріплення й активізуватися діями користувача або, у випадку його несвідомого стану при находженні у воді, автоматично від'єднуватися від місця кріплення на тілі, а також від бортового електричного з'єднувача й автоматично робити передачу аварійних сигналів, після спливання на поверхню води, на частотах аварійного міжнародного радіозв'язку. Бортовий пристрій прийому й пакетування інформації повинен забезпечувати зв'язок, перетворення ПІ, що надходить від штатного бортового реєстратора ПІ паралельно його аварійному накопичувану, і розподіл цього потоку інформації на файлові блоки (пакети) відповідно до часових і інших службових ознак, виділеними із інформації, що приходить, або самостійно виробленими цим пристроєм, що необхідно для зручності її запису у твердотільній пам'яті з можливими перервами запису під час польоту. Причому до одного такого бортового пристрою зв'язку повинна підключатися значна кількість персональних накопичувачів ПІ для всіх користувачів, що перебувають на борті ЛА. Дане завдання може бути вирішено при побудові пристрою, що пропонується, відповідно до наведеного нижче опису. На Фіг.1 зображена структурна схема системи накопичування ПІ з персональним аварійним накопичувачем у радіобуї (далі по тексту - система), що складається з персонального радіобуя - аварійного накопичувача ПІ - пристрою 1 і бортового пристрою прийому й пакетування інформації пристрою 2 і штатний бортовий реєстратор ПІ, що не входить у винахід, від якого одержує ПІ система, що пропонується. На Фіг.2 зображена конструкція персонального радіобуя - аварійного накопичувана Ш в поздовжньому розрізі з елементами кріплення на тілі користувача. Примітки: 1. Позначення виводів багатовивідних вузлів на Фіг.1. і - вхід вузла, Ni - N-й вхід вузла; о - вихід вузла, No - N-й вихід вузла; іо - вхід-вихід (двоспрямований вивід), Nio - Nй вхід-вихід. 2. Пунктирною лінією на Фіг.1 обмежені пристрої накопичування ПІ, що входять у систему, з персональним аварійним накопичувачем у радіобуї, штрих-пунктирною - спрощена структурна схема штатного бортового реєстратора ПІ, з яким сполучена система. 90427 8 Склад вузлів системи. Пристрій 1 складається з, конструктивно об'єднаних в одному корпусі 1: вузла керування на мікроконтролері 2 (далі по тексту - вузла 2), що підключений першим входом-виходом до входувиходу вузла пам'яті 3 (далі по тексту - вузла 3), і до першого входу-виходу вузла прийому й видачі інформації 4 (далі по тексту - вузла 4), другим входом-виходом - до входу-виходу вузла приймачапередавача 5 (далі по тексту - вузла 5) із антеною 6, вузла світлової сигналізації 7 (далі по тексту вузла 7), вхід якого підключений до першого виходу вузла 2, зовнішнього з'єднувача 8 (далі по тексту - з'єднувача 8), підключеного до другого входувиходу вузла 4, до входу якого підключені виходи датчиків наявності води 9 (далі по тексту - датчики 9), акумулятора 10, підключеного своїм входомвиходом до третього входу-виходу вузла 4, кнопок 11 аварійного включення радіобуя, підключених до напруги логічного рівня, що видається із другого виходу вузла 2, і до його першого и другого входів за схемою логічного «І» і датчиків положення у воді й світла 12 (далі по тексту - датчики 12), вихід яких підключений до третього входу вузла 2. Пристрій 2 виконаний в окремому конструктивному корпусі й розміщений на борту ЛА, на відміну від корпусу 1 пристрою 1, що закріплюється на тілі учасника польоту, при цьому перший вхід вузла прийому й пакетування інформації 13 (далі по тексту - вузла 13), що входить до складу пристрою 2, підключений до виходу блока збору й обробки інформації й до входу аварійного накопичувача, що входять до складу штатного, для даного ЛА, бортового реєстратора ПІ, а перший вхід-вихід вузла 13 підключений до бортового з'єднувача 14 (далі по тексту - з'єднувач 14), приєднаного до подвійного з'єднувача-вставки 15 (далі по тексту з'єднувача 15), що приєднується другим боком до з'єднувача 8, а другий вхід вузла 13 підключений до з'єднувача приєднання до бортової мережі живлення літального апарата 16 (далі по тексту з'єднувач 16), при цьому корпус 1 пристрою 1 за допомогою виступу упору 17 і виступу пружиниупору 18, таблеткою 19, що від’єднується, охопленою петлею 20, закріплений на тримачі 21, а пружина-упор 18 механічно з'єднана із з'єднувачем 14, автоматично приєднаним в цьому положенні до з'єднувача 8. Крім того в корпусі 1 пристрою 1 додатково можуть міститися вузол GPS 22 з антеною (далі по тексту - вузол 22), який підключений своїм входомвиходом до третього входу-виходу вузла 2, і/або вузол індикації 23 (далі по тексту - вузол 23), вхід якого підключений до третього виходу вузла 2 і звуковий сигналізатор 24, вхід якого підключений до четвертого виходу вузла 2, і/або внутрішній з'єднувач 25 (далі по тексту - з'єднувач 25), що підключений до четвертого входу-виходу вузла 4. Також система може додатково містити передавач бездротового зв'язку 26 з антеною (далі по тексту передавач 26), що підключений своїм входомвиходом до другого входу-виходу вузла 13, приймач бездротового зв'язку 27 з антеною (далі по тексту - приймач 27), що підключений своїм входом-виходом до п'ятого входу-виходу вузла 4, 9 і/або радіолокаційний відбивач 28, що закріплений зовні у верхній частині корпусу 1 пристрою 1, і/або кишеня 29, що закріплена на тримачі 21 і наповнювач 30. Пристрій 1 має позитивну плавучість із центром ваги в його нижній частині. Примітка. Опис роботи системи виконано із припущенням використання у винаході повного комплекту вищезгаданих вузлів і деталей. Вузол 2 виконаний на основі мікроконтролера й призначений для керування всіма функціями роботи пристрою 1, а саме: зберігає в пам'яті мікроконтролера робочі (робочого й аварійного режимів роботи) і тестові програми роботи пристрою 1; здійснює ініціалізацію пристрою 1 при надходженні напруги живлення з вузла 13 через вузол 4; керує записом у реальному масштабі часу у вузол 3 поточної ПІ під час польоту ЛА, що надходить на вхід вузла 4 зі збереженням у пам'яті пристрою 1 останніх (не менш 3) хвилин записуваної інформації (стиранні старої й записом знову нової); переводить пристрій 1 у режим зниженого енергоспоживання при зникненні зовнішнього живлення, що надходить через вузол 4, і робить коректний запис останнього пакета (можливо неповного) ПІ при живленні від автономного джерела живлення - акумулятора 10; керує передачею аварійних сигналів вузлом 5 у ручному (при одночасному натисканні кнопок 11) і автоматичному режимах роботи (при одержанні й обробки інформації від датчиків 9 (через вузол 4) і 12), періодичністю їхньої подачі в ощадливому або інтенсивному режимі - після прийому радіосигналу рятувальних служб, що потрапили в зону доступного радіообміну; керує подачею світлових аварійних сигналів вузлом 7; повідомляє вузол 5 для передачі разом з аварійним сигналом, отримані від вузла 22, координати місця розташування пристрою 1; передає на вузол 23 сигнали для індикації про стан пристрою 1; дає команди вузлу 24 на видачу попереджуючих, робочих і аварійних акустичних сигналів; визначає часові проміжки дозволу передачі вузлом 5 аварійних сигналів залежно від показань датчиків 12 (під час виходу антени 6 з води) при хвилюванні водної поверхні й з більш рідкими посилками сигналів при штормовій погоді для економії енергії акумулятора 10; змінює режим роботи пристрою 1 відповідно до радіокоманди від пошуково-рятувальної служби (ПРС), при входженні в радіообмін з нею; керує видачею на з'єднувачі 8 і 25 збереженою ПІ при одержанні запиту на це через з'єднувачі 8 або 25 від зовнішнього пристрою обробки (дешифрування) ПІ. Вузол 2, крім мікроконтролера, може містити логічні й аналогові мікросхеми для узгодження вхідних і вихідних сигналів від інших вузлів. Вузол 3 служить для зберігання ПІ. Побудований на мікросхемах Флеш-пам'яті або інших мікросхем NAND SSD твердотільної пам'яті, що засновані на базі перспективних технологій OUM, 90427 10 NRAM, FRAM або MRAM. Об'єм пам'яті вузла 3 дозволяє зберігати Ш останніх 15-30 мін польоту ЛА. Вузол 4 служить: для прийому через з'єднувач 8 від вузла 13 зовнішньої напруги живлення й заживлення їм всіх вузлів пристрою 1 у робочому стані й в аварійному режимі роботи, частини вузлів (від акумулятора 10), обумовленої вузлом 2; контролю напруги акумулятора 10 і заряду його зовнішньою напругою, у випадку розряду акумулятора 10 нижче визначеного граничного значення; для прийому й передачі у вузол 3, для запису й зберігання ПІ, що може прийматися по провідній лінії зв'язку від вузла 13 через з'єднувачі 8, 15 і 14 або по бездротовому зв'язку від вузла 13 через передавач 26 і приймач 27; для відключення електричних зв'язків (переведення їх у високоімпедансне становище) з'єднувача 8 при припиненні потоку ПІ й виявленні датчиками 9 води й передачі вузлу 2 інформації про виявлення води. Побудований на основі логічних і аналогових електрорадіоелементів (ЕРЕ). Вузол 5 з антеною 6 призначений для: передачі по супутниковому зв'язку сигналу небезпеки на частотах 406,028 або 406,037МГц із інтервалом один раз в 50 секунд потужністю 5 Вт і тривалістю приблизно 0,5 секунди відповідно до вимог системи Коспас-Сарсат. При цьому несуча має дуже високу стабільність по частоті й модульована по фазі, а посилка містить інформацію в цифровому вигляді, що закодована відповідно до обраного протоколу; забезпечення періодичного випромінювання аварійних пеленгових сигналів на частотах 121,5 або 243,0МГц потужністю 0,05Вт; прийому сигналу на частотах 121,5 або 243,0МГц від ПРС при наближенні їх у зону радіовидимості й переходу після цього, відповідного передавача, на більш часту передачу аварійного сигналу для точної пеленгації й виходу в точку інциденту ПРС; передачі аварійних сигналів, у випадку хвилювання водної поверхні або штормових умов, тільки в моменти підйому пристрою 1 на поверхню води або над нею. Вузол 5 зібраний на аналогові й логічних ЕРЕ. Пружна металева антена 6, що гнеться, і може бути зігнута для зручності користувача й заправлена зовнішнім кінцем між корпусом 1 пристрою 1 і розціпленою пружиною-упором 18, як зображено на Фіг.1,а. Для уникнення електричного контакту антени 6 з водою, на неї нанесене діелектричне покриття. Антени вузлів 5, 22 і 27 при необхідності можуть бути конструктивно об'єднані. Вузол 7 побудований на базі однієї або декількох імпульсних ламп-спалахів, аналогічних тим, що використовуються у фотоапаратах, і електронної схеми забезпечення цих ламп необхідною енергією. Подача імпульсної напруги здійснюється по команді вузла 2, з більш частими світлоспалахами при входженні пристрою 1 у радіо контакт із ПРС і залежно від часу (день-ніч). 11 З'єднувач 8 призначений для прийому ПІ від вузла 13 через з'єднувачі 14 і 15 або бортової напруги живлення для пристрою 1, або для зарядки акумулятора 10. Конструктивно являє собою з'єднувач, що роз'єднується легко, аналогічного типу застосовуваних у з'єднаннях інтерфейсів USB. Пристрій 1 містить у своєму складі два або більше датчики наявності води 9. Вони розташовуються на різних боках корпусу 1 і виконані на базі стандартних датчиків наявності води, або в найпростішому випадку із двох електродів, виведених на поверхню корпусу 1, і що не мають із ним електричного контакту, й з діелектриком між контактами, або ж із просоченим сіллю вологовбирним матеріалом, що стосується електродів. По різкій зміні електричного опору між електродами двох датчиків при попаданні пристрою 1 у воду й зникненню живлячої напруги бортмережі вузол 4 сигналізує вузлу 2 про влучення пристрою у воду для переходу пристрою до аварійного режиму. Акумулятор 10 призначений для живлення пристрою 1 в аварійному режимі й збереження працездатності пристрою 1 принаймні протягом 24 годин при температурі -20°С. Контроль за зарядом і розрядом акумулятора 10 здійснює вузол 4. Заряд акумулятора 10 здійснюється від вузла 13 при подачі на нього напруги живлення бортмережі ЛА. Кнопки 11 призначені для ручної подачі аварійного сигналу. Для захисту від помилкового виклику сигналу тривоги передбачене одночасне включення кнопок 11, які рознесені на різні боки корпусу 1, у робочому стані перекриті (захищені від випадкового натискання) упором 17 і пружиною-упором 18. Кнопки 11 також служать для виводу пристрою з аварійного режиму. Датчики положення у воді й світла 12 можуть складатися з датчиків рівня води, датчиків прискорення та ін., після аналізу стану яких, вузол 2 в умовах хвилювання водної поверхні дає команду вузлу 5 на передачу аварійного сигналу в момент підйому над поверхнею води антени 6. Датчик світла складається зі світлодіода для визначення світлого або темного часу доби. Вузол 13 пристрою 2 призначений для: вироблення необхідної напруги для пристрою 1 з напруги живлення бортмережі й подачі його в цей пристрій; прийому потоку ПІ від блока збору й обробки інформації бортового реєстратора ПІ; формування файлових блоків (пакетів) ПІ певного, зручного для запису у вузол 3 обсяги у відповідності зі службовими ознаками ПІ для даного, конкретного типу ЛА (переважно ознаками поточного часу польоту) або формуванням власних часових ознак (у випадку небажання розроблювача ЛА або експлуатуючої організації розкривати секретну інформацію, що втримується в ПІ) і включенням їх у кожний відповідний пакет інформації з ознакою початку й закінчення пакета; передачі пакетів інформації через з'єднувач 14 або через передавач 26 і приймач 27 у вузол 4; прийому пакетів ПІ через з'єднувач 14 від пристрою 1 і передачу відновленого потоку інформації через з'єднувач 16 у пристрій обробки (дешифрування) ПІ. 90427 12 Конструктивно вузол 13 може бути розташований у блоці збору й обробки інформації бортового реєстратора ПІ. З'єднувач 14 може бути багаторазово розпаралелені для передачі ПІ на кілька пристроїв 1 по кількості користувачів. З'єднувач 15 служить проміжним з'єднувачем між з'єднувачами 8 і 14 і призначений для забезпечення автоматичного роз'єднання (розстикування) з'єднувачів 8 і 15 в аварійному режимі роботи пристрою 1. Сторона з'єднувача 15, відповідна з'єднувачу 8, також легко від'єднується й аналогічна з'єднувачу стандарту USB. З'єднувач 15 механічно, не жорстко, закріплений на пружині-упорі 18, що дозволяє вільно змінювати поперечний кут кріплення на ній і мати невеликий вільний хід нагору й долілиць. З'єднувач 16 служить для прийому напруги живлення бортової мережі й для передачі аварійної ПІ, що збережена, із пристрою 1 для її дешифрування наземним пристроєм обробки ПІ. Металеві упор 17 і пружина-упор 18 зі своїми виступами служать для втримання корпусу 1 пристрою 1 на тримачі 21. Упор 17 своєю бічною боком наглухо закріплений на тримачі 21. Нормально зжата пружина-упор 18 частково наглухо закріплена на тримачі 21. Тримач 21 без пристрою 1 і його нормально стисла пружина-упор 18 зображені на Фіг.2,б. Таблетка 19 виконана із цільної твердої речовини, що спресована або спечена і яка легко розчиняється у воді (наприклад з цукру, нейтральної, слабокислої або слаболужної солі). Служить для втримання пружини-упору 18 у розціпленому положенні в робочому (поза аварійному) стані. Петля 20 охоплює таблетку 19 і служить для витягу її користувачем із пружини-упору 18 в аварійній ситуації, зроблена із гнучкого матеріалу. Тримач 21 кріпиться на тілі користувача (наприклад на поясі) за допомогою ременя, просмикнутого через отвори 31. Зроблений з міцного й легкого матеріалу і призначений для носіння на ньому користувачем пристрою 1 і кишені 29. Основою вузла 22 є модуль GPS з антеною, що у робочому стані пристрою 1 відключений від живлення й активізується по команді вузла 2, при переході пристрою на роботу в аварійному режимі. Після визначення координат місцезнаходження пристрою 1, вузол 22 передає цю інформацію у вузол 2 для включення її в пакет аварійної інформації, що буде переданий вузлом 5 на супутник системи Коспас-Сарсат. Після цих дій, для економії енергії акумулятора 10 вузол 22 відключається від живлення по команді вузла 2. Вузол 23 служить для індикації нормального режиму роботи пристрою 1. Може бути виконаний зі світлодіодного або рідкокристалічного невеликого буквено-цифрового індикатору, а в найпростішому випадку - з одного-двох світло діодів. Звуковий сигналізатор 24 призначений для подачі слабких акустичних попереджуючих сигналів користувачеві й голосних акустичних аварійних сигналів по команді вузла 2. Виконаний на базі п'єзокерамічного випромінювача. 13 З'єднувач 25 служить для запису в пристрій 1 робочого й сервісного програмного забезпечення (ПО), а також є резервним з'єднувачем для зчитування ПІ, що записана, у випадку поломки зовнішнього з'єднувача 8. Розташований усередині корпусу 1. Приймач 27 служить для прийому ПІ по бездротовому каналу зв'язку від передавача 26 пристрою 2 і передачі її у вузол 4. Ці вузли використані для зручності пересування користувача по салоні ЛА. Для радіообміну між ними можуть бути використані радіохвилі ISM діапазонів (433, 900, 2400 або 5800МГц), використовувані в бездротовому зв'язку в технологіях стандартів Bluetooth, Wi-Fi, NanoNET, ZigBee і інших, і які електромагнітно сумісні з радіоелектронним устаткуванням ЛА й дозволені для використання в його салоні. Передавач 26 повинен забезпечувати кілька приймачів 26 по числу користувачів. У випадку використання системи в ЛА з декількома пасажирськими салонами, може бути використано декілька, по числу салонів, передавачів 26, що підключаються паралельно до вузла 13. Радіолокаційний відбивач 28 виконаний з легкого тонкого матеріалу площею не менше 0,1кв. м, покритий з одного боку тонким шаром напиленого металу. По периметру відбивача укріплені невеликі поплавці. При попаданні пристрою 1 у воду й наступному спливанні, радіолокаційний відбивач 28 розправляється на поверхні води й стає видимий на екранах радарів літаків і вертольотів ПРС. Кишеня 29 служить для зберігання в герметичному упакуванні мінімального набору медикаментів (антистресових, знеболюючих, а також бинта й лейкопластиру) і декількох таблеток або тюбиків висококалорійної їжі для підтримки морального й фізичного стану користувача в екстремальній аварійній обстановці. Конструктивно вузли 2-5, 22, акумулятор 10, з'єднувач 25, приймач 27 розташовуються на друкованій платі 32, що міститься в металевий або з міцної пластмаси корпус 33 з кришкою, що герметизується пластичним герметиком або гумовою прокладкою, й розташований у нижній частині корпусу 1. Вузли 7, 23, з'єднувач 8, датчики 9 і 12, кнопки 11 і звуковий сигналізатор 24 розташовані й закріплені по периметру корпусу 1 пристрою 1, в основному у верхній його частині й також мають герметичні з'єднання з корпусом 1, також герметизовани отвори виходу провідників, що виходять із герметичного корпусу електроніки 33. Внутрішній простір корпусу 1, що пустує, заповнено легким і пористим наповнювачем 30, що не поглинає вологу і який забезпечує плавучість пристрою 1 у випадку розгерметизації корпусу 1, що складається із притиснутих одна до другої половин корпусу із загерметизованим по периметру місцем з'єднання цих половин. Робота системи в робочому режимі - режимі запису ПІ. У цьому режимі пристрій 1 установлений на тримач 21 між упором 17 і пружиною-упором 18, що розціплена таблеткою 19, на якій закріплена петля 20, у результаті чого з'єднувач 15 автоматично з'єднаний із з'єднувачем 8 - підтиснутий до 90427 14 нього пружиною-упором 18. Тримач 21, ременем, просмикнутим через нього, закріплений на тілі користувача й переважно повинен знаходитися на ньому протягом усього польоту, природно з можливістю, при необхідності, розстебнути ремінь тримача 21 з пристроєм і зняттям його з тіла користувачем. Пристрій 1 приєднаний до пристрою 2 кабелем, що йде від вузла 13 до крісла користувача й закінчується з'єднувачем 14, що приєднаний до з'єднувача 15. Вузол 13 підключений до блока збору й обробки інформації бортового реєстратора польотної інформації й через з'єднувач 16 до бортмережі живлення. При подачі живлення бортмережі на пристрій 2, воно виробляє необхідні напруги живлення для пристрою 1 і для заряду акумулятора 10, при необхідності, і робить ініціалізацію пристрою 1. При цьому живлення на вузли 5, датчики 9 і 12 не подається - вони живляться від акумулятора в аварійному режимі. При надходженні зовнішньої напруги живлення на пристрій 1 вузол 2 проводить самоконтроль роботи всіх вузлів пристрою й у випадку справності - дає команду вузлу 7 видати відповідний світловий індикаційний сигнал, а звуковому сигналізатору 24 - видати відповідний акустичний сигнал невеликої потужності. При надходженні у вузол 13 потоку ПІ він ділить їх на пакети певного обсягу (наприклад обсягом інформації поступаючої за 1 секунду або 1 хвилину) зручні для запису у вузлі 3 і передає їх у пристрій 1 для запису у вузлі 3 через з'єднувач 14 або передавач 26. Вузол 2 здійснює контроль за наповненням пам'яті вузла 3 і при її заповненні й приходу чергового пакета, стирає комірки пам'яті, зайняті першим пакетом і на їхнє місце поміщає знову прибулий пакет, потім заповнюється місце другого пакета й т.д.. У такий спосіб зберігається ПІ заданих останніх хвилин польоту, обумовлена ємністю пам'яті вузла 3 і об'ємом потоку ПІ, що надходить за цей час. При багатогодинному польоті й необхідності пересування користувача по салоні він повинен роз'єднати з'єднувачі 14 і 15. При цьому живлення пристрою 1 автоматично переключиться на живлення від акумулятора 10 і, якщо використовуються передавач 26 і приймач 27, запис ПІ не буде перериватися. У тому випадку, якщо вони не використовуються, передача ПІ припиниться, вузол 2 витримавши певний час (до 1-3 секунд) поновлення надходження ПІ, коректно закриває останній пакет інформації у вузлі 3 і переходить у режим очікування появи передачі ПІ й економічного енергоживлення для економії енергії акумулятора. При з'єднанні з'єднувачів 14 і 15 користувачем відновляється живлення пристрою 1 від бортмережі живлення для живлення пристрою 1 і підзаряду акумулятора 10 і, якщо не використовувалися передавач 27 і приймач 26, пакети ПІ знову почнуть надходити в пристрій 1 для запису. У випадку тривалого, більше 10-15хв., роз'єднання з'єднувачів 14 і 15, після закінчення цього часу, по команді вузла 2 звуковий сигналізатор 24 почне видавати періодичні акустичні сигнали малої потужності, що нагадують користувачеві про необхідність з'єднання пристроїв 1 і 2. 15 По закінченні польоту й припинення надходження ПІ у вузол 4, запис інформації у вузол 3 припиниться й, записана ПІ, буде зберігатися до надходження нової ПІ (нового польоту) зі збереженням заданого обсягу останніх хвилин польоту. При цьому, при відключенні живлення бортмережі пристрій перейде в глибокий «сплячий» режим з мікропотужним споживанням енергії акумулятора 10. Робота системи в аварійному режимі Зникнення ПІ, що приходить у робочому режимі із пристрою 2 на пристрій 1 і/або зникнення живлення бортмережі свідчить про можливий початок аварійного режиму. При цьому живлення пристрою 1 переходить на живлення від акумулятора 10, вузол 2 проводить коректний запис останнього (повного або неповного) пакета ПІ й пристрій 1 переходить в «сплячий» режим з очікуванням поновлення приходу ПІ для повернення в робочий режим або приходу аварійного сигналу від кнопок 11 - ручної ініціалізації аварійного режиму, або від датчиків 9 - автоматичного переходу пристрою 1 в аварійний режим. Ініціалізація аварійного режиму пристрою 1 користувачем виробляється при аварійній події з ЛА. Користувач утримуючись на воді й не чекаючи розчинення таблетки 19, або перебуваючи на землі, повинен за допомогою петлі 20 витягти таблетку 19, затиснуту між щічок упору 17 і пружиниупору 18, яка при цьому стиснеться й звільнить пристрій 1, що утримується. При витягуванні корпусу 1 із тримача 21 користувачем, випрямиться антена 6 і йому стануть доступні кнопки 11, на які йому необхідно одночасно натиснути. Вузол 2, одержавши сигнал від кнопок 11, переводить пристрій 1 в аварійний режим. Для економії енергії акумулятора 10 вузол 2 відключає живлення вузлів 3, 4 і приймача 27. Після цього він подає живлення на вузли 5 і 22 і дає останньому команду ініціалізації, для визначення координат місцезнаходження пристрою 1 по супутниковому зв'язку. Після завершення протягом 1-5 хвилин визначення координат вузлом 22, вузол 2 одержує від нього в цифровому коді значення координат, доповнює ними файл аварійного сигналу, що посилається і який включає номер літака й рейсу й іншу службову інформацію згідно стандарту системи КоспасСарсат і дає команду передавачу супутникового зв'язку вузла 5 на передачу аварійного сигналу небезпеки на частоті 406,028 або 406,037МГц із повторенням цієї дії кожні 50сек. При цьому включається приймач і передавач пеленгового зв'язку вузла 5 працюючі на частоті 121,5 або 243,0МГц. Передавач пеленгового зв'язку періодично надсилає в ефір сигнали, а приймач очікує виходу на радіозв'язок ЛА й кораблів ПРС. У випадку набли 90427 16 ження цих засобів у зону радіовидимісті й одержанням пристроєм 1 відповідного сигналу від ПРС, пристрій 1 збільшує інтенсивність передачі радіо посилок сигналу пеленгації і його вузол 7 починає періодично подавати проблискові світлосигнали. Після прибуття ПРС необхідно кілька разів короткочасно й одночасно нажати на кнопки 11 для відключення аварійного режиму пристрою 1 і переходу його в «сплячий» режим. Автоматична ініціалізація аварійного режиму пристрою 1 відбувається в результаті аварійного приводнення або падіння ЛА у воду й втрати при цьому користувачем свідомості або можливості тілорухання. При цьому датчики 9 сигналізують вузлу 2 про влучення пристрою 1 у воду і він виробляє команду початку аварійного режиму. При цьому електричні зв'язки з'єднувача 8 вузлом 4 переводяться в третій (високоімпедансний) стан. Аналогічно попередньому режиму відключається живлення вузлів 3 і 4 (після коректного закриття останнього пакету ПІ) і приймача 27. Включаються датчики 12 і вузол 2 аналізує положення пристрою щодо поверхні води. Через час, необхідний для розчинення таблетки 19, пружина-упор 18 звільнить пристрій 1 від утримання й роз'єднає з'єднувачі 8 і 15 і пристрій 1, маючи позитивну плавучість і центр ваги в нижньої - протилежному від антени 6 боці корпусу 1, спливе на поверхню води антеною 6 нагору. Після спливання пристрою 1, аварійний режим триває аналогічно роботі пристрою 1 після ручної ініціалізації одночасним натисканням кнопок 11, з однією відмінністю - при хвилюванні водної поверхні робота передавачів вузла 5 дозволяється тільки в моменти виходу пристрою з води, що буде забезпечено вузлом 2 шляхом аналізу показань датчиків 12. Також при автоматичному аварійному режимі, з появою радіообміну між пристроєм 1 і ПРС, крім інтенсифікації пеленгових радіопосилок, яскравість і частота спалахів вузла 7 буде залежати від фото датчика датчиків 12 (день-ніч) і будуть періодично видаватися голосні акустичні сигнали звукосигналізатором 24 для полегшення ПРС знаходження і доставання з води пристрою 1. У такий спосіб система накопичування польотної інформації з персональним аварійним накопичувачем у радіобуї побудована по наведених малюнках і опису дозволяє досягти бажаного результату: забезпечити кожного учасника польоту засобом негайного повідомлення ПРС про аварійну ситуацію, що виникла з ЛА, передати координати місця події й забезпечити пеленгацію цього місця. При цьому буде збережена безцінна ПІ останніх хвилин польоту ЛА, по якій буде встановлена причина льотної події, для запобігання подібних подій надалі. 17 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 90427 Підписне 18 Тираж 26 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

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

System of storing flight information with personal emergency storage device in radio buoy

Автори англійською

Abramov Oleksandr Mykolaiovych

Назва патенту російською

Система накопления полетной информации с персональным аварийным накопителем в радиобуе

Автори російською

Абрамов Александр Николаевич

МПК / Мітки

МПК: B64D 45/00, G01S 1/00

Мітки: система, інформації, накопичувачем, накопичування, радіобуї, персональним, аварійним, полотно

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/9-90427-sistema-nakopichuvannya-polotno-informaci-z-personalnim-avarijjnim-nakopichuvachem-u-radiobu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Система накопичування польотної інформації з персональним аварійним накопичувачем у радіобуї</a>

Подібні патенти