Радиосвязь в пещере

[Владимир]

Предлагаю вашему вниманию статью о радиосвязи в пещере.
Материал взят с сайта бельгийского спелеоклуба "Авалон".Перевод с нидерланского- мой (В.П.)


Радиосвязь в пещере

Каждый знает, что пользоваться обычными радиостанциями для связи с ПБЛ-невозможно. Для этого было изобретено, так называемое «подземное радио», которое посредством специальной технологии может посылать сигналы через толщи скальных пород. В Англии такие радиостанции используются уже многие годы. Во Франции проводились лишь единичные эксперименты.

Немного истории
Прохождение радиоволн через жидкости и твёрдые вещества процесс довольно сложный..
Чем выше частота волн передатчика, тем больше и быстрее радиоволны поглащаются окружающей средой.В качестве примера-невозможность соединения пещера- земля с помощью портативных радиостанций. Так же невозможно соединение и под землёй,если нет прямой видимости между абонентами.

Чем ниже частота волн-тем легче проникновение волн в окружающую среду.Именно поэтому, подводники используют низкую частоту для связи с берегом. Радиосигналы при этом излучаются специальными антенами , расположенными сзади самой подлодки. В этом случае есть один существенный недостаток.Чтобы излучать низкочастотные сигналы, нужна очень большая антенна. Поэтому, в подземных радиостанциях используется индукция , которая образуется в маленькой круговой(в форме круга) антенне.
В середине 70-х после многочистенных экспериментов с приёмниками ,передатчиками и изобретением соответствующих антенн, англичане провели первый сеанс радиосвязи между пещерой и поверхностью. Эти первые передатчики отличались очень большими размерами и потребляли много электроэнергии, так что приходилось брать под землю большое количество резервных батарей. Так была достигнута глубина 150-180 м.

В данный момент подземные радиостанции используются в Англии спасателями(Cave Rescue Organisation).В случае необходимости к приёмнику и передатчику подключается телефон для связи, например с больницей или с врачем.
В Канаде был разработан передатчик , который якобы работал на глубине 350м. Но всё же, большинство радиостанций работало тогда на глубине не более 150м.

Бельгийский спелеолог Херман Ёренс(Herman Jorens) при сотрудничестве с британским радиолюбителем и спелеологом John Hey в 1996 году разработал радиостанцию, способную вести переговоры на 60 метровой глубине.Это была первая подземная радиостанция в Бельгии.Немного позже быа достигнута новая глубина- 100м.

Последние новости
В результате многочисленных экспериментов с новыми видами антенн, бельгийский изобретатель сумел установить контакт с землёй с глубины -350м.!
Перспективы у этого изобретения огромные.Не исключено,что в ближайшем будущем, подземными радиостанциями будут пользоваться поисковые группы при поисках новых ходов на больших глубинах.


По материалам спелеоклуба «Авалон», Бельгия

[KBS]

Рад тебя видеть в эфире!

А ссылка на оригинал статьи есть?

[Владимир]

Что-то я не найду точную ссылку.
Этот перевод я делал 4 года назад,сейчас посмотрел,у них на сайте много чего изменилось вот тут написано про это радио
http://www.scavalon.be/avalonnl/technical/radio1.htm

но это не тот текст,который я переводил,эта статья немного больше по объёму.

А вот сайт одного из авторов,на английском http://www.vollok.nl/ - там есть схемы и технические описания.

Сам аппарат выглядит так

[BenGan]

Сам аппарат выглядит так

Плюс антена 1м. в диаметре.
Энергозатраты для такой машины будут очень приличные, связи хватит ненадолго. А если пойдет дождь, и намочит верхние слои почвы, и того меньше.
На мой взгляд, проше полевку пробросить до базового лагеря. Болтать можно сколько угодно от любой батарейки.

Хотя, сама тема очень интересная, только не снизу вверх, а сверху вниз, в смысле, геородар.

[KBS]

Вот тут полное описание подземного радио Nicola - Сергей Сергеич Евдокимов прислал

http://naylorgr.perso.cegetel.net/cave_radio/

[maksimov]

Меня интересует вопрос, были ли практические действия по подземной радиосвязи с вашей стороны?
Возможно, у кого-то имеется схема нашего подземного радиоаппарата «Донецк-1».

[KBS]

Лично я никогда подземной радиосвязью не пользовался.

[maksimov]

У нас этот вопрос стоит остро. Кабель не выдерживает (иногда идет под водой) летит изоляция и т.д. Да и кабеля, только по одной пещере, надо не менее 5 км. Проблема возникла после серьезных спасработ в п. Озерная (130 км.), при поиске заблудившегося.
Сейчас собираем детали схемы HeyPhone. Будем собирать.

[KBS]

Понимаю. Привелось бывать в ваших прелестях ))

А что это за схема?

Может быть, это оборудование продается за бугром?

[VL]

Уж для Озерной то с её глубиной заложения--"Николя" подошел бы !

[maksimov]

За бугорком все есть.
http://www.vitalalert.com/vital-alert-t ... l-overview

$30 000 вроде одна. А не комплект?
Схема простенькая, для среднего радиолюбителя.

http://bcra.org.uk/creg/heyphone/
Heyphone это в принципе модернизированная Nicola.


А с нашей глубиной мы решили, для экономии питания, уменьшить мощность выходного каскада.

[KBS]

За такую цену можно мотоцикл крутой купить.... что-то многовато.

Надо в интернет-магазинах посмотреть.

[maksimov]

За такие mani…mani местные колодцекопатели нам прямую видеосвязь «Ау...Ау» организуют.

[VL]

Да не так давно ведь обсуждали где-то--в пределах 1000$ один аппарат "Николя" стоит.

[maksimov]

в пределах 1000$

Пару штук Nicola, нормальных дальномеров (хотя бы с пяток) DISTO D8 по $800, цифровых компасов пригодных для съемки, побрякушек PETZL … а жены то у нас не дочери Фордов и Аль Капонов. Вот сидим и поем "А где найти такую тещу..."

[maksimov]

Прошли первые испытания радиостанции в пещере Озёрная. Нужна доработка дипольных антенн.
http://www.youtube.com/watch?v=AvPvD1y-EUM" onclick="window.open(this.href);return false;

Уже можно сказать, что «многослойный торт» из пород разной твердости (от 25 до 35 метров) и двумя, а то и более, горизонтами грунтовых вод, прошить с такой выходной мощностью практически не удалось. В местах, где перекрытие до 17 метров уверенная связь осуществляется на расстоянии до 200 метров. Ещё предстоит цикл испытаний по связи в самой пещере, непосредственно по пласту.

[GamoveR]

А на какой частоте происходит связь?

Как вариант антенны - растянуть по проходу два провода в разные стороны - получится дипольная антенна, причем ее длина может быть значительной. Только нужно будет согласовать передатчик с антенной.

[maksimov]

А на какой частоте происходит связь?

Частота 87 кГц, SSB.
На поверхностной станции присутствует помеха, подозреваю подводники со своими 86 кГц.
На так называемых «Земляных диполях», концы лучей подсоединяются к забитым в подошву колышкам, мы и работали. Эффективность рамок в десять раз меньше дипольной антенны.
При такой выходной мощности (3.5-4 Wt) удлинение ничего не даёт, описано англичанами. Они остановились на 2-х лучах по 15 метров.

[GamoveR]

Простое удлинение антенны может и не дать ничего из-за рассогласования с передатчиком/приемником. Но для правильно согласованных антенн, чем больше длина, тем она эффективнее, причем независимо от выходной мощности. Причем, для данной частоты длина полуволнового диполя 1,7 км - так что любая реальная антенна будет укороченная, а следовательно удлинение антенны должно давать линейное возрастание эффективности.

А рамки большой длины не пробовали?

[maksimov]

...причем независимо от выходной мощности.

Основные параметры передающих антенн.
Сопротивление излучения связывает излучаемую антенной мощность с током, питающим антенну
RΣ = PΣ / Ia
Здесь РΣ мощность, излучаемая антенной, вт; Rиз—сопротивление излучения, ом; Ia — эффективное значение тока, а.
Величина RΣ зависит от типа антенны, ее размеров (по отношению к длине волны) и точки подключения питающего фидера. В общем случае сопротивление излучения имеет комплексный характер, т. е., кроме активной составляющей, имеет и реактивную Хиз.

С КСВ (коэффициент стоячей волны) знаком еще с детства, когда работая в ДОСАФ начальником коллективной радиостанции, игрались с антеннами для любительских диапазонов. В нашем случае это не просто диполь а «земляной» диполь, а возможно своего рода вибратор, четкой формулировки не нашел и у радиолюбителей 136 кГц.

11q.jpg (40.85 КБ) 46073 просмотра

Здесь в первую очередь нужно учитывать импеданс подстилающих пород, чтобы согласовать по напряжению и току. Так как через сотню метров будет другая подстилающая порода, следовательно и другой импеданс. Для широкополосного согласования сопротивлений на выходе применен согласующий ферритовый трансформатор. Сечение 12 на 15 мм., больше сотни витков на вторичку не воткнёшь, поэтому оптимальный размах, при 200 вольтах в амплитуде на выходе, 30 метров.
Рамка нужна для точного нахождения точки (геопривязки) и увеличивать рамку, следовательно, Q, не очень целесообразно. Во первых - резонанс рамки очень крутой при настройке и требует жесткой конструкции. Во вторых – рыскать по полю, не говоря о лесистой местности, с вертолетными лопастями…

[GamoveR]

Насчет удлиненных рамок я имел ввиду немного другую конструкцию (типа петлевого диполя, хотя может я не вполне точен). Смысл в том, что у рамок в ближней области ( < 0.1 lambda) преобладает магнитное поле, которое должно затухать в почве слабее. На больших расстояниях разницы не будет, а вот в пределах 350 метров (для Ваших частот) может и будет. Но надо рассчитывать и проверять.

Концевое заземление - это фактически удлинение диполя концевыми ёмкостями. Но и тут эффект можно усилить, если заземлять не одним колышком на конце, а двумя - от конца перпендикулярно делают еще два луча и заземляют их.

[maksimov]

Абсолютно точно, рамка эффективна в ближней зоне (менее 1/2 пи длины волны).
В этой зоне интенсивности магнитного (Н) и электрического (Е) полей определяются формами рамочной антенны и не должны иметь определенный коэффициент. Магнитное поле вокруг рамочной антенны распадается обратно-пропорциально кубу расстояния.
Там есть и так называемая «переходная зона» между действиями магнитного и электрического поля. Переходная зона представляет собой зону с 1/2 пи длины волны от антенны. У них при испытании в однородной породе известняке был результат 600 метров. Очень большую роль в затухании играет проводимость пород, к сожалению, для гипса я ее не нашел. В этой зоне эффективно работает диполь.
В начале я также подумал… «Короткий симметричный вибратор с емкостями на концах»…но подтверждения не нашёл.
Один из экспериментов - «Как работает земляной диполь?»
http://www.vlf.it/ed/earthprobes.html" onclick="window.open(this.href);return false;

Выдержка из руководства:
3.1.2 Соображения.
Длина провода. Более длинные провода занимают больше времени, чтобы установить и собрать, но дают лучше связь, хотя, вероятно, только до определенного момента. К сожалению, наш практический опыт и понимание теории еще не достаточно хорош, чтобы дать четкие рекомендации. Текущая рекомендация 10 метров всего лишь текущая практика, не обязательно оптимальна.
Металлические колышки. Они не должны быть типа шампуров или колышками от палаток узкого диаметра, которые дают плохой контакт. Подходящий тип показан на рисунке ниже; дюралевый уголок не менее 25 на 25 мм, около 15 см в длину. На концах должно быть около полдюжины из них, соединенных вместе проводами около полуметра длиной. Радиальное расположение лучше, чем в цепочку (см. рисунок ниже).

[maksimov]

http://www.rg.ru/2013/07/30/radio-site-anons.html" onclick="window.open(this.href);return false;
«Созданная омскими радиофизиками компактная радиостанция впервые в мире способна сквозь горные породы обеспечить связь в пещерах и шахтах. Она стала главным гвоздем только что завершившегося в Брно Международного Спелеологического Конгресса.»
Улыбнемся Омским журналистам…тундра…
Перейдем к самой радиостанции TERRA.

Рекламная графика_.jpg (42.6 КБ) 45129 просмотров

http://www.xferra.com/" onclick="window.open(this.href);return false;
Опубликовано только одно испытание в Австрийской пещере Lamprechtsofen на горизонтальном участке экскурсионного маршрута с электропроводкой, и то только 350 метров.
Как «хорошо» шла связь при наших испытаниях HeyPhone вдоль телефонного кабеля будет изложено в других публикациях.

Штрек_.jpg (42.82 КБ) 45129 просмотров

Подход к разработке Р/С TERRA многофунционален, это радует, возможность вести связь Земля-Земля, Земля-Поверхность-Земля, Поверхность-Поверхность, Поверхность-Воздух-Поверхность.

Что бы хотелось видеть в этих радиостанциях.

1. Вибро-ударо прочность. Особенно антенного хозяйства, как никак феррит.
2. Степень защиты от водонепроницаемости. Время пребывания в среде с 90% и более
влажности.
3. Смена комплекта блока питания на ходу.
4. Питание от внешних энергоисточников.
5. Подключение телефона, второго комплекта радиостанции в режиме ретранслятора
(например, поверхностной радиостанции для связи с лагерем). Реализовано в
HeyPhone.
6. Подключение к компьютеру.
7. Использование гарнитуры с управлением VOX (управление голосом), «свободные
руки».
8. Направленность антенн для пеленгации (важно для геопривязки точки в пещере,
поиска людей). Реализовано в HeyPhone.
9. Режим «Пеленг», непрерывный сигнал в виде азбуки Морзе, возможен с
перерывами для экономии питания (типа «Охота на лис»). Реализовано в HeyPhone.
10. Сигнал «Уверенного приема». Тональный короткий сигнал каждые, например, 40
секунд (дает корреспонденту знать, что абонент в готовности). Реализовано в HeyPhone.
11. Набор эталонных SSM.

Вопрос к спелеологам: Часто ли нужна и удобна связь спелеологу в походном марше, особенно в труднопроходимой, или технически сложной пещере?
Это еще напоминает военное подразделение с солдатом связи при командире, но у вояк с третьего этажа об асфальт, а электроды в лампах все на месте.
При «прямой видимости» в колодцах, галереях есть возможность пользоваться любыми компактными с высокой влагозащитой Р/С имеющими гарнитуру и VOX.
Конструктора, если сочтут нужным, в добавок к TERRA могут выпустить такие компактные маломощные Р/С.

Мое мнение – радиостанцию TERRA нужно транспортировать в хорошо упакованном от ударов транспортнике или подходящем пиликейсе. Из этого следует, что связь организовывать на месте стоянок, при необходимости в точках отдыха, при спасах без операторов потдерживать связь будет трудновато.

Нужны серьезные испытания в пещерах, в разных породах, с разным поверхностным перекрытием карста, сложным геологическим, тектоническим строением. Ну а пока кот в мешке.

По гипсовому Подольскому карсту некоторые результаты испытаний HeyPhone будут опубликованы в мае текущего года. Зимы нет, а болото месить не хочется.

[maksimov]

Сегодня была на рынке! Узнал, что у нас есть три размера: «на вас», «не на вас» и «надо мерить»!

Года три пытаюсь выловить радиостанцию для подземной связи Nicola, безтолку.
По последним мечтам Nicola III намерена осуществить связь с ПК, PSK (SSM )… и все остальное, но пока все в «шифре».
Наши (Омские) по-видимо их обскакали.
Пока из всех существующих подземных Р/С, открытого пользования, для дальнейшей разработки Омская «КВ-Связь» с доработками более перспективна.

[maksimov]

Cave-Link представляет собой систему передачи данных измерений c контрольных устройств при пещерных исследований. Это позволяет безопасную передачу данных через несколько сотен метров твердых пород.
Кроме записи и передачи данных, также можно передавать короткие текстовые сообщения (200 знаков). Если одина из наземных станций оснащен GSM модемом, короткие сообщения (SMS) могут быть отправлены из и в пещеру.
В связи с возможностью автоматического перенаправления на протяжении нескольких станций Cave-Link, даже может покрыть очень большие расстояния.
Для связи используются VLF (очень низкие частоты от 20 до 130кГц). Расстояния до 1300 м были испытаны, но большие расстояния, вероятно возможны.
Ошибки передачи не возможны, потому что все передачи обеспечены контрольным автоматическим запросом. Плохой прием (большое расстояние, атмосферный шум, помехи) только увеличивает время связи, но не вызывает ошибок передачи.
При наличии мобильного перекрытия – связь со всем миром!
http://www.hoehlenverein-blaubeuren.de/ ... triesystem