„Който се бои от морето, да си стои в локвата.“

Едни от най-често използваните в практиката на хидрометеорологичното осигуряване (ХMO) на ВМС са техническите средства, предназначени за получаване на данни за хидрометеорологичната обстановка, това са морските плаващи буйове или така наречените дрейфуващи автономни буйови станции (DABS).

През 80-те години на миналия век по поръчка на ВМФ, под научната и техническата подкрепа на ГНИНИГИ, редица предприятия на СССР създават „Плаваща автономна хидрометеорологична станция – дрейфуваща“ (ПАХМС-Д) с размери на 500-килограмова авиобомба, установявана от самолети и експедиционни кораби.
ПАХМС-Д осигурява измерване и предаване до приемните пунктове на ВМС на информация за следните хидрометеорологични параметри:
 температура на въздуха, ºС от -10 до +40
 скорост на вятъра, m/s от 2 до 3
 посока на вятъра, град. от 0 до 360
 атмосферно налягане, хПа от 800 до 1060
 електропроводимост на водата, мСм/см
 температура на водата в повърхностния слой и на 12 хоризонта до дълбочина 250 м, ºС
 хидростатично налягане, кГс/см

Но, въпреки доста високите технически характеристики, съответстващи на времето на създаване на станцията, по редица причини масовото производство на това оборудване не се е осъществило.
Понастоящем са разработени необходимите научни и технически предпоставки за осигуряване на разработването и създаването на обещаващ буй за решаване на широк спектър от задачи в интерес на ХМО на ВМС.
Анализът на опита в разработването и използването на такива технически средства дава възможност да се класифицират различни видове плаващи буйове, използвани за получаване на хидрометеорологична информация (повърхностни, гмуркащи, ледени и др.), Произведени от различни производители.

За да се определят характеристиките на състава и структурата на изграждането на обещаваща ДАБС, предназначена за използване в интерес на решаването на проблеми с ХМО, е препоръчително да се формулират съвременни изисквания за тези технически средства.
1. На първо място, най-важният аспект на функционирането на ДАБС е възможността за получаване на данни, които пряко осигуряват решаването на задачите на ХМО на ВМС. В същото време най-важната хидроложка информация, получена с помощта на буйове, са вертикалните профили на хидрофизичните параметри, които осигуряват определяне на вида на разпределението на вертикалната структура на океана.
Освен това сега е необходимо в хода на работа на такова оборудване потенциалните потребители да получават данни, които дават решение на проблемите на оперативната океанология.
2. Като се има предвид горното, за решаване на основните задачи на хидрометеорологичното осигуряване, ДАБС трябва да осигури измерване на следните хидрометеорологични параметри.
Хидроложки параметри:
а) температура на морската вода;
б) скоростта на звука в морската вода;
в) относителна електропроводимост;
г) течение:
– посока на течението;
– скорост на течението;
д) вълнение:
– амплитуда на вълната;
– период на вълната
Метеорологични параметри:
а) температура на въздуха;
б) атмосферно налягане.
Освен това по време на работа на тези технически средства е препоръчително да се контролират параметрите, характеризиращи тяхното пространствено разположение.
Изискванията към метрологичните характеристики на средствата за измерване на хидрофизичните параметри са представени в таблица 1.

Таблица 1. Изисквания към метрологичните характеристики на уредите за измерване на хидрофизични параметри

Метрологичните характеристики, дадени в таблицата, като цяло трябва да отговарят на изискванията за грешки при измерване на хидрофизични параметри в интерес на ХМО на ВМС, както и да осигурят възможността за извършване на дейности по проверка в брегови лаборатории.
3. Следващото по важност изискване за ДАБС е осигуряване на постоянна комуникация с кораби, плавателни съдове и военноморски контролни центрове. В съответствие с това е необходимо корпусът на ДАБС, оборудвано със сателитни и УКВ комуникационни антени, да бъде постоянно на повърхността.
4. Също така, една от основните характеристики на ДАБС е автономността на продукта, която се разбира като времето, през което плаващият буй е в работно състояние. Изглежда, че в случай на използване на ДАБС в интерес на ХMO на ВМС, автономността на буйовете трябва да бъде около 10 дни, след което най-вероятно буйят ще бъде преместен извън определената зона под въздействието на повърхностни течения в океана.

5. Предполага се, че настройката на ДАБС трябва да се извършва или от самолет (включително БПЛА), или от кораб автоматично. В случай на настройка с ЛАК (БПЛА), плаващият буй трябва да бъде оборудван с подходяща парашутна система.
6. Като вградена система за управление като част от продукта е препоръчително да се използва подходящ софтуер, който включва алгоритми за сравняване на стойностите на параметрите, получени по време на действителни измервания и определени чрез изчисление.
За да се осигурят горните изисквания, може да се определи подходящият състав на продуктите и да се осигурят подходящи дизайнерски решения. Така че, за да се получат данни за вертикалното профилиране на океана (определяне на вида на разпределението), по принцип могат да се използват различни опции за измерване на необходимите хидрофизични параметри, като например: температура на морската вода, относителна електрическа проводимост на морската вода, скорост на звука в морска вода, хидростатично налягане. В същото време на практика най-често се използват следните технически решения за получаване на необходимата информация:
а) измервателни контейнери, монтирани на дадени хоризонти по дължината на измервателната линия на ДАБС (хидроложки коси);
б) подвижни измервателни устройства, които осигуряват сондиране на водната среда при движение на дадена дълбочина по кабел, закрепен към надводната част на буя;
в) измервателни блокове, спуснати от надводната част на буя с помощта на вградена лебедка;
г) разхлабени, свободно падащи сонди, поставени в съответните касети, монтирани върху механичната част на корпуса на ДАБС.

В този случай най-обещаващото от гледна точка на надеждността е използването на автономни (губещи се) сонди. В този случай измерването на хидроложките параметри най-често се извършва по време на потапянето на измервателния уред от повърхността до определена дълбочина по траекторията на движение. За предаване на данни от сондата към повърхностния буй може да се използва или кабелна комуникация (сонди с прекъсване на проводника), или радиокомуникация, при която информацията може да се предава по радио от сондата, която е изплувала след измерване на повърхностния буй. Трябва да се отбележи, че в случай на използване на радиоканал се създават предпоставки за измерване на профилите на хидрофизичните параметри както при движение на сондата от повърхността до дадена дълбочина, така и от дадена дълбочина до повърхността, което значително увеличава информационно съдържание на извършените измервания.
Практическото прилагане на този подход е свързано с необходимостта да се осигури движението на измервателния уред с ориентацията на сензорите, инсталирани в главата на устройството, към движението както по време на потапяне, така и при издигане на сондата.
За да се осигури решаването на проблемите на оперативната океанология, наред с определянето на вертикалното разпределение на хидрофизичните параметри, е необходимо също така да се измерват данни за океанските течения, характеристиките на вълните и метеорологичната информация.

Измерването на скоростта и посоката на теченията може да се извърши чрез включване на акустичен доплеров профилограф в ДАБС. Понастоящем такива профайлери не се произвеждат от местната индустрия. Най-близкият чуждестранен аналог на такова устройство е Workhorse Long Ranger ADCP (75 kHz). Този модел е разработен от RD Instruments, предназначен е за многофункционална употреба и е вид универсален модел за решаване на голямо разнообразие от задачи. Този модел може да работи и в два режима на мощност: висока мощност и ниска мощност (Таблица 2). Наличието на два режима на мощност прави възможно използването на този модел като част от автономни буйови станции.

Таблица 2. Дистанция на сондиране в зависимост от режима на работа на модела Workhorse Long Ranger ADSP

Основните характеристики на профайлъра:
– брой слоеве в профила: от 1 до 128;
– честота на сондиране: 75 кХц (четири лъча под ъгъл 20°);
– захранване: 20–60 В (DC);
– мощност 85 W (ниска консумация на енергия, режим – дълги разстояния).
Изглежда подходящо да се разработи подобен акустичен профилатор за включване в състава на ДАБС.
Трябва да се отбележи, че за да се определят действителните стойности на скоростта и посоката на течението в оборудването на ДАБС, трябва да се предвиди режим за изчисляване на тези параметри, като се вземе предвид дрейфът на самия буй, определен от показания на навигационната система. За да се елиминира ефектът от вълните, акустичният измервателен уред трябва да бъде прикрепен към корпуса на ДАБС с помощта на разпределена плаваемост (няколко буя, установени в една зона).
Метеорологичните сензори, както и сензорите, предназначени за измерване на амплитудата и периода на вълните, могат да бъдат разположени върху тази част от корпуса на буя, която е в надводно положение.
По този начин, като се вземе предвид горното, обещаващата ДАБС трябва да се състои от следните основни елементи:
1) Корпусно-механичната част (КМЧ) ДАБС в следния състав:
а) запечатана хардуерна капсула:
б) касета за поставяне на загубващи се измервателни хидроложки сонди;
в) плаваемост;
г) мачта с ъглов рефлектор;
2) Губеща се измервателна хидроложка сонда, състояща се от:
а) твърдо тяло;
б) измервателен блок на сондата, включващ:
– сензор за температура на морската вода;
– сензор за относителна електропроводимост на морска вода;
– сензор за скорост на звука в морска вода;
– сензор за хидростатично налягане.
в) процесорен модул на сонда;
г) комуникационен блок (модем) (жична или радиовръзка);
д) автономно захранване на сондата;
3) Основният електронен модул, поставен в запечатана капсула КМЧ ДАБС, включващ:
а) обработващ блок;
б) автономно захранване на буя;
в) устройство за съхраняване и предаване на информация;
4) Комуникационен модул на ДАБС, както следва:
а) генератор на информационни съобщения;
б) УКВ предавател;
в) GSM модем; г) модем за предаване на данни по сателитен комуникационен канал;
д) антени на комуникационни канали (поставени на КМЧ ДАБС);
5) Доплеров акустичен профилатор, който измерва скоростта и посоката на течението;
6) Разпределена плаваемост, предназначена за закрепване на дистанционен измерител на теченията към КМЧ ДАБС и осигуряваща стабилизиране на позицията на профилатора по време на измервания;
7) Пробляскващ маяк с управляващ блок.
Заедно с обичайната употреба, разглежданият плаващ буй може да се използва като позиционен котвен буй. В този случай буят трябва да бъде оборудван с дългосрочно автономно захранване, сменяема касета от изгубващи се сонди, както и подходящо устройство за закрепване.
Също така, описаната ДАБС може да се използва като ледови буй (на лед), като е необходимо да се предвиди възможност за твърдо закрепване на акустичния профильор към корпусно-механичната част на продукта.
Създаването и последващото серийно производство на плаващи автономни буйови станции ще позволи да се повиши ефективността при решаването на широк спектър от задачи на ХМО на ВМС.