Разработка автономного радиомаяка
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Диплом
Разработка автономного радиомаяка
Введение
Актуальной проблемой на сегодняшний день является разработка новых методов получения электрической энергии, необходимой для питания электрооборудования автономных устройств, к которым относятся навигационные буи, речные бакены и т. п. В них источниками электропитания обычно являются сухие гальванические батареи и аккумуляторы различных типов. Существуют устройства, в которых энергия вырабатывается от течения воды и ветра. Эти устройства состоят из гидротурбины или лопастей, соединяющиеся с электрогенератором.
В данном дипломном проекте предлагается навигационный буй, в котором электрическая энергия вырабатывается при воздействии на него течения, ветровой нагрузки и волнения поверхности воды. Устройство содержит маятник, находящийся в надводной части буя, отклоняясь на некоторый угол, он воздействует на пьезоэлемент, в результате механические напряжения вызывают появление электрических зарядов на электродах пьезоэлемента, полученная электрическая энергия преобразуется в необходимое напряжение питания, накапливается и поступает к электрооборудованию буя: фотоавтомат (с лампой накаливания), радиопередатчик. Таким образом, в данном устройстве используется свойство прямого пьезоэлектрического эффекта, т. е. возникновение электрической поляризации под действием механического напряжения.
1. Анализ состояния проблемы
навигационный буй пьезоэлектрический генератор
Буй (гол. boei) устанавливается на якоре в проливах, каналах, портах или морях iелью ограждения банок, мелей, рифов и других опасных мест. В зависимости от места расположения различают морские, речные, лиманные и канальные буи [1]. По характеру видимого силуэта сигнальной фигуры плавучие знаки делятся на четыре типа: 1-й тип - треугольный, 2-й тип - прямоугольный, 3-й тип - круглый, 4-й тип - линейный. К последнему типу относятся знаки удлинённой формы - ледовые буи и вехи. Высота расположения огня над уровнем воды составляет от 1 до 3 м [2]. Буи в основном изготавливают из металла, причём морские буи обладают к тому же хвостовой частью (противовесом). Могут дополнительно снабжаться огнями, отличительными фигурами, радиолокационными маяками-ответчиками и звукосигнальными устройствами (свистком, колоколом). Окраска и освещение зависят от принятой системы расстановки плавучих знаков [1].
Принятые в 1979 году на XI Ассамблее Международной морской организации (IMO) решения о создании Глобальной морской системы связи при бедствии (ГМССБ или GMDSS) стимулировали создание специальных, принципиально новых средств для подачи сигналов бедствия и проведения поисково-спасательных операций, позволяющих потерпевшим бедствие стать их активными участниками на любом этапе [3].
Входящие в состав ГМССБ радиоэлектронные средства, предназначенные для использования при бедствии, выполняют следующие функции:
)передачу сигналов для сообщения о бедствии, опознавания терпящего бедствие и определения его координат вне зависимости от района аварии;
)передачу сигналов для обнаружения терпящих бедствие и наведения на них спасательных судов или летательных аппаратов;
)обеспечение связи на месте проведения поисково-спасательных работ и координации действий спасателей и спасаемых.
Для выполнения этих функций в состав каждого судна должны входить следующие обязательные радиоэлектронные средства:
)аварийный радиобуй АРБ-406 спутниковой системы поиска и спасения КОСПАС-САРСАТ;
)радиолокационный маяк-ответчик;
)переносная УКВ - радиостанция.
Особое место в Глобальной морской системе связи при бедствии занимает Международная спутниковая система поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ, являющаяся единственным средством, способным в любое время суток, в любых гидрометеорологических условиях и в любой точке земного шара обнаружить терпящее бедствие судно, опознать его и определить с высокой точностью его координаты.
При аварии судна радиобуй активируется. Это либо происходит автоматически при попадании радиобуя в воду, либо буй активируется вручную. Включенный АРБ излучает радиосигналы на частотах 406,025 МГц (спутниковый канал) и 121,5 МГц (радиомаяк). На большинстве радиобуев устанавливаются световые импульсные маяки для их визуального обнаружения в темное время суток, а иногда и радиолокационный спасательный ответчик.
Сигналы спутникового канала используются для передачи сигналов бедствия, опознавания (определения идентификационного номера АРБ) и определения его координат. Сигналы радиомаяка с частотой 121,5 МГц используются для поиска терпящих бедствие и наведения на них поисковых самолетов, вертолетов и судов, оснащенных УКВ - пеленгаторами.
Сигналы АРБ с частотой 406 МГц принимаются вращающимися на низких орбитах ИСЗ и ретранслируются на наземные станции для дальнейшей обработки - определения координат, опознавания и передачи сообщения о бедствии в координационный центр, в зону ответственности которого входит место бедствия. Идентификация и опознавание АРБ осуществляется по идентификационному номеру, выделяемому в России Государственным предприятием МОРСВЯЗЬСПУТНИК, устанавливаемому на заводе-изготовителе и содержащемуся в сигнале спутникового канала [3].
К аварийным радиобуям можно отнести следующие: АРБ-М-406, АРБ-МКС, АРБ-МКС-01, АРБ-ПК, АРБ-ПК-10, АРБ-ГС, АРБ-Е3 и др. [3,4].
В таблице 1.1 п