Glsp i wykrywanie celów hydroakustycznych. Podwodne systemy hydroakustyczne w walce z okrętami podwodnymi

Radzieckie okręty podwodne z napędem spalinowo-elektrycznym powojennej konstrukcji Gagin Władimir Władimirowicz

Kompleksy hydroakustyczne okrętów podwodnych w walce przeciw okrętom podwodnym

Łodzie spalinowo-elektryczne pierwszych powojennych projektów „torowały drogę” załogom nowoczesnych łodzi podwodnych, zdobywając doświadczenie w obsłudze sprzętu wojskowego podczas rejsów oceanicznych, opanowując techniki nawigacji lodowej, badając sytuację hydrologiczną i hydrograficzną strategicznie ważnych obszarów Morza Śródziemnego. oceanu, ćwicząc taktykę poszukiwań okrętów podwodnych i walki z okrętami.

Taktyka zwalczania okrętów podwodnych często sprowadza się do wyszukiwania i wykrywania wrogich okrętów podwodnych za pomocą środków hydroakustycznych, zanim zrobi to wróg.

W tym przypadku ogromne znaczenie nabiera stan środowiska otaczającego łódź podwodną, ​​a zwłaszcza takie parametry, jak strefy zbieżności akustycznej oraz położenie łodzi podwodnej względem „termokliny”.

Strefy zbieżności to obszary w kształcie pierścienia wokół łodzi podwodnej. Dźwięk skierowany w dół od punktu zbieżności znajdującego się w strefie zbieżności załamuje się w zależności od ciśnienia i temperatury wody, przemieszczając się w górę i w dół względem powierzchni po spirali w nieregularnych odstępach, które zależą również od stanu środowiska otaczającego Łódź podwodna.

Dowódca statku, próbując ominąć te obszary w stosunku do miejsca, w którym według niego znajduje się cel, może uniknąć wykrycia. Aby to zrobić, musi znajdować się w obszarach, w których dźwięk rozchodzi się promieniście od źródła.

Najłatwiej jest zająć pozycję nad lub pod warstwą skoku temperatury (termokliną) tak, aby oddzieliła okręty podwodne - wtedy dźwięki wydawane przez jego silnik najprawdopodobniej odbiją się od warstwy i wrogi statek jej nie wykryje.

Skok temperatury to podwodna warstwa graniczna, która oddziela ciepłe wody powierzchniowe od zimniejszych, głębszych obszarów.

Okręty podwodne z silnikiem Diesla, obok atomowych okrętów podwodnych, zajmują poczesne miejsce w agresywnych planach marynarki wojennej krajów NATO. Według Jane's Guide w połowie 1980 r. flota Sojuszu liczyła 186 łodzi z silnikiem diesla.

Okręty podwodne z silnikiem Diesla mają w porównaniu z atomowymi okrętami podwodnymi pewne zalety, w szczególności mniejszy hałas, co poprawia warunki pracy stacji hydroakustycznych (HAS) przy rozwiązywaniu zadań zwalczania okrętów podwodnych.

Obecnie, jak donosi prasa zagraniczna, następuje postępująca integracja technologii hydroakustycznej z BIUS i systemami sterowania bronią, odbywająca się w oparciu o powszechne wykorzystanie komputerów. W rezultacie możliwości taktyczne sprzętu hydroakustycznego zmieniły się jakościowo. Wzrosło prawdopodobieństwo wykrycia celów i sklasyfikowania powstałego kontaktu. Ponadto możliwe stało się jednoczesne monitorowanie kilku (do sześciu) celów i szybkie identyfikowanie zmian w ich manewrowaniu, automatyczne otrzymywanie informacji i ciągłe rozpowszechnianie ich do wszystkich powiązanych systemów oraz wizualne, w wygodnej do bezpośredniego użycia formie, wyświetlanie ich na ekrany i wyświetlacze oraz zarejestruj się, jeśli to konieczne.

Cyfrowe przetwarzanie sygnału umożliwiło pasywnym systemom lokalizacji łodzi podwodnej dość dokładne określenie namiaru i odległości do celu w oparciu wyłącznie o hałas celu.

Wreszcie integracja różnych systemów komputerowych uprościła kontrolę eksploatacji i konserwacji GAS oraz umożliwiła redukcję personelu konserwacyjnego, co ma niemałe znaczenie w przypadku okrętów podwodnych z silnikiem Diesla o stosunkowo małej wyporności.

Główną trasą stacji akustycznej jest tor naprowadzania hałasu o zasięgu kilkudziesięciu kilometrów. W zakresie niskich częstotliwości (220 Hz – 7 kHz) sygnały odbierane są przez konforemną (wkomponowaną w kontury dziobu kadłuba) antenę akustyczną złożoną z hydrofonów piezoceramicznych, a w zakresie wysokich częstotliwości (8 kHz) - przez antenę cylindryczną z hydrofonami wykonanymi z cyrkonianu ołowiu, umieszczoną w pobliżu stępki. Antena cylindryczna służy również do śledzenia kilku (do czterech) celów. Obydwa kanały wyszukiwania kierunku szumu uzupełniają się. Otaczający obszar jest badany poprzez szybkie, sekwencyjne odpytywanie dużej liczby statycznie utworzonych listków kierunkowych transmitujących 360°. Wykryte hałaśliwe cele są odnajdywane z dużą dokładnością przy użyciu metody równego sygnału.

Aktywna ścieżka umożliwiała prowadzenie widoku kołowego z dookólnym promieniowaniem jednego komunikatu lub z promieniowaniem serii komunikatów w sukcesywnie zmieniających się kierunkach, a także emisję pojedynczych komunikatów w określonym kierunku. Odebrane echa są wyświetlane na ekranie wskaźnika i mogą być rejestrowane na potrzeby pomiarów przesunięcia częstotliwości Dopplera.

Pasywna ścieżka lokalizacji posiada trzy anteny odbiorcze po każdej burcie łodzi podwodnej, zainstalowane równo z kadłubem w części dziobowej, środkowej i rufowej. Otrzymują szum celu, który poddawany jest przetwarzaniu korelacyjnemu, co pozwala na określenie położenia celu za pomocą trzech linii pozycyjnych z odpowiednią dokładnością. Anteny kierunkowe mogą być stosowane jako dodatkowe do toru wyszukiwania kierunku hałasu.

Stacja zapewnia kierunkową i bezkierunkową komunikację dźwiękową.

Tor detekcji sygnału sonaru umożliwia wykrycie sygnałów impulsowych różnego pochodzenia w odległości kilkudziesięciu kilometrów, określenie ich częstotliwości, czasu trwania i kierunku do źródła sygnału.

W konstrukcji stacji szeroko stosuje się układy scalone, dzięki czemu zmniejsza się jej wymiary i wagę oraz zwiększa się niezawodność. Dane o celach wyświetlane są na dwóch ekranach i automatycznie przesyłane do komputerowego autoplotera systemu kierowania ogniem torpedowym, gdzie generowane są komendy ostrzału.

Opracowano także prostszą stację hydroakustyczną. Obejmuje wyszukiwanie kierunku szumu, wyszukiwanie kierunku echa i pasywne ścieżki lokalizacji. Poszukiwanie i wykrywanie celów odbywa się w trybie namierzania kierunku szumu z wykorzystaniem korelacyjnej metody przetwarzania sygnału. Po wykryciu celu odległość do niego mierzona jest poprzez emisję skierowanej pojedynczej serii lub metodą lokalizacji pasywnej.

W celu zwiększenia efektywności wykorzystania urządzeń nadzoru hydroakustycznego, okręty podwodne posiadają także przyrządy do pomiaru prędkości rozchodzenia się dźwięku w wodzie i sygnalizowania początku kawitacji śmigieł oraz przyrządy do monitorowania poziomu własnego hałasu.

Aby zwiększyć efektywność wykorzystania sonaru, opracowano urządzenie do konstruowania wzorców promieni na podstawie danych wejściowych dotyczących rzeczywistego rozkładu prędkości rozchodzenia się dźwięku wraz ze wzrostem głębokości. System może pracować w trybie symulatora, symulując sygnały odbierane na jego wejściu z różnych celów. Wszystkie aktualne informacje wprowadzone do systemu w trakcie działań bojowych i wygenerowane przez niego mogą zostać zapisane w celu późniejszego odtworzenia i analizy. System obsługiwany jest przez jednego lub dwóch operatorów.

Inne typy GAS-ów mają anteny o przekroju cylindrycznym. Aby uzyskać okrągły obraz przestrzeni, utworzono statycznie 96 płatków wzoru promieniowania.

Określanie współrzędnych wykrytych celów i śledzenie kilku jednocześnie odbywa się we wszystkich trybach za pomocą komputera. W trybie aktywnym, aby uzyskać maksymalny zasięg, parametry promieniowania (moc emitowana, częstotliwość, rodzaj modulacji komunikatu) dopasowywane są do rzeczywistych warunków hydrologicznych w obszarze obserwacji.

W trybie detekcji sygnału sonaru określa się namiar na źródło sygnału, jego częstotliwość i amplitudę, czas trwania impulsów, częstotliwość ich powtarzania, a źródła promieniowania są klasyfikowane zgodnie z kombinacją wszystkich tych cech.

Stacja może także pracować w trybach pomocniczych: symulatorze, grapherze wiązek oraz automatycznego monitorowania stanu technicznego, co zapewnia wykrywanie uszkodzonych modułów.

Pilot GAS zawiera wszystkie elementy sterujące i dwa ekrany. Jeden z nich z trójkolorowym wyświetlaczem, będącym wskaźnikiem widoczności we wszystkich kierunkach, jednocześnie w centralnej części wyświetla pełną sytuację z Twoim statkiem w centrum i okrągłą skalą namiaru, a wzdłuż krawędzi - pełnotekstowe informacje o śledzone cele (odległości, namiar, wartości przesunięć częstotliwości Dopplera, kursy, prędkości), dane o kursie i prędkości Twojego statku, trybie i parametrach pracy GAS-u. Na drugim ekranie wyświetlane są tekstowe macierze hierarchiczne, których przetwarzanie pozwala zoptymalizować proces sterowania sprzętem. Taka prezentacja informacji znacznie upraszcza konserwację i obsługę stacji oraz pozwala na jej wykonanie przez jednego operatora.

W listopadzie 1983 roku atomowy okręt podwodny klasy VICTOR-III otrzymał zadanie zarejestrowania hałasu i innych cech czwartego amerykańskiego lotniskowca rakietowego klasy Ohio.

Według załogi młody, ambitny kapitan naszej łodzi podwodnej, zainspirowany przykładami bohaterskich okrętów podwodnych Wojny Ojczyźnianej, postanowił niemal wpłynąć do zatoki bazy przeciwnika.

W celu kamuflażu akustycznego K-324 na Morzu Sargassowym zanurkował pod małą łódką, która płynęła odpowiednim kursem. Wszystko szło dobrze, gdy nagle prędkość naszej łodzi podwodnej zaczęła gwałtownie spadać, pomimo maksymalnego zwiększenia prędkości turbiny.

Żadne sztuczki i domysły załogi nie przyniosły pozytywnych rezultatów – prędkość spadła do trzech węzłów.

Nie było już nic do zrobienia – musiałem wypłynąć na powierzchnię. Wypłynąć na powierzchnię niemal w zasięgu wzroku amerykańskich wybrzeży, że tak powiem, w samym „leżaku”.

Aby sprawdzić główne śmigło, napełniono zbiorniki dziobowe, łódź uzyskała przyzwoity trym na dziobie, a zespół ratunkowy, uzbrojony w dwa kałasznikowy i dwóch PM (cały arsenał dostępny na radzieckiej atomowej łodzi podwodnej) dokonał przeglądu rufy. Zgadza się, na wale był nawinięty jakiś kabel, bardzo mocny, odporny na ogień łomu lub karabinu maszynowego: wszelkie wysiłki poszły na marne.

Dowódca podjął decyzję o wyruszeniu na Kubę na powierzchnię. To właśnie wtedy zdobyli go amerykańscy piloci, żeglarze i turyści na jachtach rekreacyjnych.

Z żalem na pół czołgaliśmy się na Kubę. Dowódcę natychmiast wezwano na dywan. Jednak wbrew smutnym przypuszczeniom o swoim losie kapitan wrócił „na koniu” - nieszczęsny kabel, nawinięty na śmigło przez zdesperowanego okrętu podwodnego, okazał się niczym innym jak najnowszą amerykańską anteną hydroakustyczną, która została przetestowana na niczym nie wyróżniającej się łodzi przez nieostrożnych Amerykanów.

Nasi naukowcy i technolodzy otrzymali bezcenne materiały do ​​badań...

Awaryjny okręt podwodny K-324 na Morzu Sargassowym

Z książki Bitwa o gwiazdy-2. Konfrontacja kosmiczna (część II) autor Perwuszyn Anton Iwanowicz

Bojowe kompleksy orbitalne dla Burana Pamiętamy, że kompleks rakietowo-kosmiczny Energia-Buran powstał na zlecenie Ministerstwa Obrony Narodowej w celu rozwiązywania problemów militarnych w bliskim kosmosie. Oczywiste jest, że w tym samym czasie co kompleks, ładunki dla

Z książki Zarządzanie jakością autor Szewczuk Denis Aleksandrowicz

1.2. Zarządzanie jakością jako czynnik sukcesu przedsiębiorstwa w konkurencji Gospodarka rynkowa, jako jedna z najważniejszych cech, obejmuje konkurencję pomiędzy podmiotami i przedmiotami rynku. Konkurencja odnosi się do rywalizacji między jednostkami lub

Z książki Okręty wojenne świata na przełomie XX i XXI wieku Część III Fregaty autor Apalkow Jurij Walentinowicz

PRZECIWPOWIETRZNE SYSTEMY Rakiet powietrznych wyprodukowane w USA SKŁAD I GŁÓWNA CHARAKTERYSTYKA DZIAŁANIA „STANDARD* SM-1 „STANDARD” SM-2 MK 57 NATO „SEA SPARROW” „SEA CHAPPAREL” Krajowa firma deweloperska USA General Dinamics Corporation, Dywizja Obrony Powietrznej USA General Dinamics Corporation, Dywizja Obrony Powietrznej Stanów Zjednoczonych. NATO Raytheon Electronic Systems, Hughes Missile Systems Company USA Lockheed Martin AeronutronicYear

Z książki Radzieckie okręty podwodne z silnikiem Diesla o konstrukcji powojennej autor Gagin Władimir Władimirowicz

SYSTEMY Rakietowe przeciw okrętom podwodnym SKŁAD I GŁÓWNA CHARAKTERYSTYKA WYDAJNOŚCI „METHEL” „RASTRUB-B” „WATERFALL” „MEDvedka” ASROC CY-1 MILAS Krajowa firma deweloperska Rosja „Rainbow” Rosja „Novator” Rosja „Morteplotekhnika” USA Lockheed Martin Taktyczne systemy obronne Chiny CMTIEC Francja GIE MilasRok akceptacji

Z książki Krajowa broń rakietowa autor Perwow Michaił Andriejewicz

NIEKTÓRE ASPEKTY Zwalczania Okrętów Podwodnych Siły okrętów podwodnych po drugiej wojnie światowej przeszły zasadnicze zmiany jakościowe. Okręty podwodne ewoluowały od nurkowania do prawdziwie podwodnych jednostek, autonomii, głębokości nurkowania, prędkości i zasięgu

Z książki Krajowe systemy przeciwpancerne autor Angelski Rostisław Dmitriewicz

LĄDOWE SYSTEMY Rakietowe PRZECIWPOWIETRZNE R-101R -101 (R-102) Doświadczony przeciwlotniczy pocisk kierowany. Wyposażony w silnik rakietowy na paliwo ciekłe. Opracowany w drugiej połowie lat 40-tych. na NII-88 w oparciu o przechwycony niemiecki pocisk przeciwlotniczy „Wasserfall”. Próby odbyły się w 1948 roku. Główny projektant – Jewgienij

Z książki Tajne samochody armii radzieckiej autor Kochnev Evgeniy Dmitrievich

MORSKI PRZECIWLOTNICZY SYSTEM Rakietowy V-753 "VOLKHOV" M-2. B-753 (13DM) Eksperymentalny morski przeciwlotniczy zestaw rakietowy M-2 z dwustopniowym pociskiem kierowanym, wyposażonym w podtrzymujący silnik na paliwo ciekłe i startowy silnik rakietowy na paliwo stałe. Stworzony na bazie lądowego systemu obrony powietrznej S-75. Deweloperem kompleksu jest TsKB

Z książki Lotnictwo w wojnach lokalnych autor Babich V.K.

PRZENOŚNE SYSTEMY PRZECIWLOTNICZE „Igla” (zdjęcie z magazynu „Parada Wojskowa”) „Strela-2” „Strela-2M” „Strela-2” 9K32. 9M32 Przenośny przeciwlotniczy system rakietowy 9K32 z małym pociskiem kierowanym na paliwo stałe. Pierwszy krajowy przenośny system obrony powietrznej. Zaprojektowany

Z książki Elektroniczne produkty domowe autor Kashkarov A.P.

SYSTEMY PRZECIWRakietowe A. B-1000 Eksperymentalny (poligonowy) system obrony przeciwrakietowej „A” z systemem obrony przeciwrakietowej B-1000. Pierwszy krajowy system obrony przeciwrakietowej. Został rozmieszczony na poligonie Sary-Shagan. Zapewniono pokonanie jednego monoblokowego pocisku balistycznego średniego zasięgu.

Z książki Metal stulecia autor Nikołajew Grigorij Iljicz

KOMPLEKSY PRZECIWczołgowe drugiej generacji „Fagot” Oddany do służby w 1963 roku kompleks przeciwpancerny „Malutka” w zasadzie spełnił wymagania wojsk, a następnie pozytywnie ugruntował swoją pozycję jako skuteczna broń podczas lokalnych wojen. Jednak i

Z książki Ewolucja systemów przeciw okrętom podwodnym statków krajowych autor Karyakin Leonid

Systemy rakietowe przeciwpancerne z lat dziewięćdziesiątych W połowie lat osiemdziesiątych, wraz z pracami nad modernizacją stworzonych wcześniej systemów przeciwpancernych, mających głównie na celu zapewnienie możliwości rażenia nowoczesnych celów ze zwiększonym

Z książki autora

Mobilne systemy rakietowe i artyleryjskie Pierwsza wyrzutnia Br-264 do montażu na podwoziu pojazdu powstała w biurze projektowym fabryki w Barrikady we wrześniu 1961 roku i była częścią eksperymentalnego 9K71 Temp OTRK z rakietą na paliwo stałe 9M71, opracowanego we współpracy z

Z książki autora

3. W walce o przetrwanie W wojnach lokalnych, jak zauważono, przeżycie zagraniczne eksperci oceniali na podstawie poziomu strat – stosunku liczby zestrzelonych samolotów do liczby wykonanych lotów bojowych. Na przykład wskaźnik strat eskadry taktycznej,

Z książki autora

4.8.2. Skuteczne techniki kontroli hałasu W przypadku zakłóceń pochodzących z linii elektroenergetycznych najlepiej jest połączyć liniowe filtry RF i tłumiki stanów przejściowych linii AC. Metodą tą można osiągnąć redukcję zakłóceń o 60 dB przy częstotliwościach do

Z książki autora

Rozdział 1. W WALCE Z KOROZJĄ KOROZJĄ METALI Na świecie nie ma nic wiecznego – tę prostą prawdę każdy zna od dawna. To, co wydaje się niezachwiane na zawsze – góry, granitowe bloki, całe kontynenty – z biegiem czasu ulega zniszczeniu, rozsypuje się w pył, schodzi pod wodę, opada w głębiny.

Z książki autora

SYSTEMY Rakietowe przeciw okrętom podwodnym Jak już wspomniano, wraz z pojawieniem się atomowych okrętów podwodnych w latach pięćdziesiątych XX wieku potrzebne były nowe systemy uzbrojenia zdolne razić cele podwodne z dużej odległości. W ZSRR rozpoczęto prace w tym kierunku wg

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i może być stosowany jako broń hydroakustyczna w okrętach podwodnych do różnych celów, a także podczas prowadzenia podwodnych prac i badań geologicznych i hydroakustycznych.

Podstawą wsparcia informacyjnego okrętów podwodnych są systemy hydroakustyczne (HAS). Typowy system sonarowy składa się z następujących torów (stacji hydroakustycznych) i systemów:

Znalezienie kierunku hałasu (DF), które rozwiązuje głównie problem wykrywania okrętów podwodnych i okrętów nawodnych;

Hydrolokacja (GL), działająca w trybie aktywnym w celu wykrywania celów podwodnych na dużą odległość;

Detekcja sygnałów hydroakustycznych (OSS), przeznaczona do wykrywania sonarów działających w różnych zasięgach;

Rzetelna komunikacja i identyfikacja;

Wykrywanie min (MI), które jednocześnie spełnia funkcje wykrywania przeszkód w pobliżu łodzi podwodnej;

Centralny system komputerowy (CVS);

System ekspozycji, rejestracji, dokumentacji i zarządzania (SORDU).

Każda ścieżka zawiera anteny akustyczne. Urządzenia generujące są podłączone do anten nadawczych, a urządzenia do przetwarzania wstępnego są podłączone do anten odbiorczych.

Dobrze znany podwodny system nawigacji GSU 90, opracowany przez STN Atlas Electronic (Niemcy), zawiera ścieżki ShP, GL, OGS, komunikację i MI, a także system centralnego ogrzewania, SORDU i wspólną magistralę.

Cechami wspólnymi dla zastrzeganego GAK są wszystkie wymienione składniki tego analogu.

Powodami uniemożliwiającymi osiągnięcie przez ten analog wyniku technicznego osiągniętego w wynalazku jest stosunkowo wysoki poziom zakłóceń hydrodynamicznych i hałasu łodzi oraz brak możliwości niezależnej i jednoczesnej pracy GL i torów komunikacji i identyfikacji audio, a także jako stosunkowo wąski zakres częstotliwości sygnałów komunikacyjnych.

GAK jest wolny od tych wad, chroniony Certyfikatem Federacji Rosyjskiej nr 20388 na wzór użytkowy, IPC G01S 3/80, 15/00, 2001. Ten analog zawiera wszystkie elementy pierwszego analogu, jednakże promieniujący dookólny szerokopasmowy antena i urządzenie generatora, a w torze OGS - anteny wysokiej częstotliwości i szerokopasmowe oraz urządzenie do przetwarzania wstępnego, natomiast wszystkie anteny akustyczne znajdują się w owiewce przedniej lub w ogrodzeniu sterówki.

Wszystkie składniki tego analogu, jak również składniki pierwszego analogu, są również zawarte w składzie zastrzeganego GAK.

Powody uniemożliwiające temu analogowi osiągnięcie wyniku technicznego osiągniętego w wynalazku są następujące:

Ograniczona widoczność głównej anteny toru ShP ze względu na przyciemnienie tylnych narożników przy kadłubie;

Ograniczone wymiary głównej anteny nosowej nie pozwalają na lokalizację źródeł sygnału o zakresie częstotliwości poniżej 0,8-1,0 kHz;

Jedyna antena promieniująca przewodu GL ma ograniczony, stosunkowo wąski sektor napromieniania przestrzeni w przedziale nosowym;

Antena dziobowa toru łączności i identyfikacji jest zacieniona przez kadłub, co eliminuje komunikację z korespondentami w sektorze narożników rufowych;

Konstrukcja stożka przedniego uniemożliwia odbiór sygnałów z toru OGS do anteny o wielolistkowej charakterystyce kierunkowej (ML);

Skoncentrowana antena wysokiej częstotliwości ścieżki OGS jest zacieniona przez konstrukcję ogrodzenia sterówki.

Technicznie najbliższy zastrzeganemu (prototypowi) jest układ napędowy łodzi podwodnej, chroniony patentem RF nr 24736 na wzór użytkowy, klasa. G01S 15/00, 2002. Zawiera główną i dodatkową ścieżkę ShP, ścieżkę OGS, ścieżkę GL, ścieżkę komunikacji i identyfikacji, ścieżkę wykrywania min i wykrywania przeszkód nawigacyjnych (MI), DCV, SORDU i wspólną ścieżkę autobus.

Główny tor SB zawiera główną przednią antenę odbiorczą, skonfigurowaną tak, aby tworzyła statyczny wentylator o charakterystyce kierunkowej w płaszczyźnie poziomej i pionowej, oraz pierwsze urządzenie do wstępnego przetwarzania umieszczone w kapsule wewnątrz anteny.

Dodatkowa ścieżka ShP zawiera elastyczną przedłużoną antenę holowaną (GPTA), linę kablową, urządzenie zbierające prąd i urządzenie do wstępnego przetwarzania.

Ścieżka OGS zawiera trzy anteny odbiorcze i urządzenie do wstępnego przetwarzania. Pierwsza antena znajduje się w dziobie płotu sterówki i posiada antenę wielowiązkową. Druga antena znajduje się w tylnej części ogrodzenia sterówki i jest anteną dookólną, obsługującą wysoką częstotliwość. Trzecia antena jest anteną szerokopasmową, a jej jednostki znajdują się w owiewce dziobowej, w tylnej części ogrodzenia sterówki i wzdłuż burt łodzi podwodnej.

Ścieżka sonaru zawiera antenę emitującą na dziobie kiosku umieszczoną w przedniej części obudowy kiosku, dwie pokładowe anteny promieniujące umieszczone po obu stronach łodzi podwodnej oraz generator.

Tor łączności i identyfikacji składa się z dziobowej anteny emitującej umieszczonej w owiewce dziobowej, rufowej anteny emitującej umieszczonej w obudowie sterówki oraz generatora.

Ścieżka MI zawiera antenę nadawczo-odbiorczą, skonfigurowaną do obracania XN w płaszczyźnie pionowej i umieszczoną w owiewce przedniej, urządzenie generujące, przełącznik „odbiór-nadawanie” oraz urządzenie do wstępnego przetwarzania.

Sprzęt SORDU składa się z konsol z dwoma wyświetlaczami i podłączonymi urządzeniami peryferyjnymi. Podłączany jest bezpośrednio do instalacji centralnego ogrzewania za pomocą wejść i wyjść.

Za pomocą wspólnej magistrali urządzenia generatorowe i urządzenia wstępnego przetwarzania wszystkich torów podłączone są do systemu centralnego ogrzewania i SORDY.

Cechami wspólnymi dla proponowanego GAK są wszystkie wymienione elementy kompleksu prototypowego i połączenia między nimi.

Powodem uniemożliwiającym osiągnięcie przez kompleks prototypowy efektu technicznego osiągniętego w wynalazku jest stosunkowo niewielka tajemnica działania kompleksu.

Kolejną przyczyną uniemożliwiającą uzyskanie założonego wyniku jest niewystarczający zasięg wykrywania celów podwodnych w trybie GL.

Obydwa te powody wynikają z faktu, że anteny toru GL jednocześnie emitują sygnał w niemal wszystkich kierunkach, chociaż sam sygnał jest impulsowy. Faktem jest, że wszystkie trzy anteny ścieżki GL mają wystarczająco szerokie CN, aby pokryć cały sektor operacyjny, z wyjątkiem narożników rufowych. Pozwala to na wykrycie promieniowania z niemal każdego kierunku, co znacznie zwiększa prawdopodobieństwo wykrycia łodzi podwodnej. Z drugiej strony duża szerokość wiązki anteny XN powoduje zmniejszenie jej wzmocnienia, a co za tym idzie mocy emitowanego sygnału, a co za tym idzie zasięgu do celu, przy którym moc ta będzie wystarczająca do jego niezawodnej detekcji.

Problemem technicznym, do którego zmierza wynalazek, jest zwiększenie tajności SAC i zasięgu wykrywania celu w trybie GL.

Wynik techniczny osiąga się przez to, że w znanym GAK-u wszystkie anteny emitujące toru GL są wykonane elektronicznie sterowane zarówno liczbą promieni XN, jak i ich szerokością i kierunkiem, natomiast wejścia sterujące tych anten są połączone wspólnym magistrali do CVS i SORDA, liczba promieni XN każdej z anten jest o jeden większa od liczby celów śledzonych przez tę antenę, a ich szerokość jest minimalna możliwa, ale wystarczająca do pewnego uchwycenia i śledzenia celu, przy czym jedna z wiązek XN ma szerokość wystarczającą do uchwycenia celu do śledzenia i skanuje pod kątem w danym sektorze odpowiedzialności anteny, a pozostałe wiązki anteny XN towarzyszą celom wykrytym przez tę antenę.

Aby osiągnąć wynik techniczny w GAK, zawierającym główny kanał Silk, dodatkową ścieżkę ShP, ścieżkę OGS, ścieżkę GL, ścieżkę komunikacji i identyfikacji, ścieżkę MI, DCV, SORDU i wspólną magistralę, podczas gdy Sprzęt SORDU składa się z konsol dwuekranowych z podłączonymi urządzeniami peryferyjnymi i podłączonych do systemu centralnego ogrzewania, główny tor SB zawiera główną nosową antenę odbiorczą, skonfigurowaną tak, aby tworzyła statyczny wentylator CN w płaszczyźnie poziomej i pionowej, a pierwszy urządzenie do wstępnego przetwarzania, umieszczone w kapsule wewnątrz anteny i połączone swoim wejściem bezpośrednio z wyjściem anteny, a wyjście - poprzez wspólną magistralę z TsVS i SORDU, tor OGS zawiera pierwszą antenę umieszczoną z przodu stanowiącą część obudowy sterówki i posiadającą wielopłaszczyznową antenę CN, drugą antenę umieszczoną w tylnej części obudowy kabiny i o wysokiej częstotliwości i dookólną, trzecią antenę, której bloki znajdują się w owiewce przedniej, w część rufowa obudowy sterówki i wzdłuż burt łodzi podwodnej, która jest szerokopasmowa, oraz drugie urządzenie do wstępnego przetwarzania, którego wejścia sygnałowe są podłączone bezpośrednio do wyjść odpowiednich anten toru OGS, oraz wejście sterujące i wyjście - poprzez wspólną magistralę z systemem centralnego ogrzewania i SORDU, tor GL zawiera dziób sterówki, antenę promieniującą umieszczoną w dziobowej części obudowy sterówki, dwie pokładowe anteny promieniujące umieszczone po obu stronach łodzi podwodnej oraz pierwszą urządzenie generujące, którego wyjścia są podłączone do wejść sygnałowych odpowiednich anten promieniujących toru GL, a wejście sterujące odbywa się poprzez wspólną magistralę z systemem centralnego ogrzewania i SORDU, tor komunikacji i identyfikacji zawiera antenę nadawczą łukową umieszczoną w owiewce dziobowej, rufową antenę nadawczą umieszczoną w ogrodzeniu sterówki oraz drugie urządzenie prądotwórcze, którego wyjścia są podłączone do wejść sygnałowych anten nadawczych toru komunikacji i identyfikacji, a wejście sterujące odbywa się poprzez wspólna magistrala z TsVS i SORDU, ścieżka MI zawiera antenę nadawczo-odbiorczą, skonfigurowaną do obracania XN w płaszczyźnie pionowej i umieszczoną w owiewce przedniej, trzecie urządzenie generatora, którego wyjście jest podłączone do wejścia-wyjścia anteny ścieżki MI poprzez przełącznik „odbiór-nadawanie”, a sterowanie wejściem odbywa się poprzez wspólną magistralę z CVS i SORDU oraz trzecie urządzenie do wstępnego przetwarzania, którego wejście jest podłączone bezpośrednio do wyjścia transceivera antena, a wyjście odbywa się poprzez wspólną magistralę z CVS i SORDU, dodatkowa ścieżka shp zawiera GPBA, poprzez linę kablową i urządzenie odbierające prąd podłączone do wejścia czwartego urządzenia do przetwarzania wstępnego, połączone przez jego wyjście poprzez wspólną magistralę do CVS i SORDU, wszystkie anteny promieniujące toru sonaru są sterowane elektronicznie zarówno pod względem liczby wiązek XN, jak i ich szerokości i kierunku, natomiast wejścia sterujące tych anten są realizowane poprzez wspólną magistralę. do CVS i SORDU, liczba wiązek XN każdej anteny jest o jeden większa niż liczba celów śledzonych przez tę antenę, a ich szerokość jest możliwie minimalna, ale wystarczająca do pewnego przechwycenia i śledzenia celu, podczas gdy jeden z Wiązki XN mają szerokość wystarczającą do uchwycenia celu do śledzenia i skanują pod kątem w danym sektorze odpowiedzialności anteny, a pozostałe wiązki XN towarzyszą celom wykrytym przez tę antenę.

Badania proponowanego GAK w literaturze patentowej i naukowo-technicznej wykazały, że zbioru nowo wprowadzonych cech anten toru GL i nowych połączeń wraz z pozostałymi elementami i połączeniami kompleksu nie można samodzielnie sklasyfikować. Jednocześnie nie wynika to wyraźnie ze stanu techniki. Tym samym należy uznać, że proponowany NSA spełnia kryterium „nowości” i posiada poziom wynalazczy.

Istotę wynalazku ilustruje rysunek, na którym na rys. 1 przedstawiono schemat blokowy proponowanego akceleratora gazu.

W skład kompleksu wchodzą tory główne i dodatkowe ShP, tor GL, tor OGS, tor komunikacyjny i identyfikacyjny, tor MI, DCV i SORDU oraz wspólna magistrala.

Główny tor SB zawiera główną donosową antenę odbiorczą 1 i urządzenie do przetwarzania wstępnego 2, połączone szeregowo z anteną 1. Urządzenie 2 jest umieszczone w szczelnej kapsule wewnątrz anteny 1 (połączenie anteny 1 z urządzeniem 2 pokazano na ryc. 1 przerywaną strzałką). Antena 1 i urządzenie 2 są wielokanałowe i składają się z n×m kanałów, gdzie n to liczba CN (kanałów przestrzennych) w płaszczyźnie poziomej, a m to liczba CN (kanałów przestrzennych) w płaszczyźnie pionowej. Poprzez wspólną magistralę 3 kompleksu urządzenie 2 głównej ścieżki Silk Channel jest połączone z CVS 4 i SORDU 5.

Dodatkowa ścieżka SB (niskiej częstotliwości) zawiera GPBA 6, połączoną za pomocą liny kablowej 7 i urządzenia zbierającego prąd (niepokazane na rys. 1) z urządzeniem do przetwarzania wstępnego 8. Poprzez wspólną magistralę 3 kompleksu urządzenie 8 dodatkowej ścieżki ShP jest podłączone do CVS 4 i SORDA 5.

Ścieżka GL zawiera dziobową antenę nadawczą 9, dwie pokładowe anteny nadawcze 10 i 11 oraz generator 12. Antena 9 znajduje się w obudowie 13 sterówki, a anteny 10 i 11 są umieszczone po obu stronach łodzi podwodnej. Anteny 9, 10 i 11 są sterowane elektronicznie. Ich wejścia sygnałowe są podłączone bezpośrednio do odpowiednich wyjść urządzenia 12, a wejścia sterujące są połączone wspólną magistralą 3 kompleksu z DCV 4, podobnie jak wejście sterujące urządzenia 12.

Ścieżka OGS zawiera anteny 14, 15, 16 i urządzenie do wstępnego przetwarzania 17. Antena 14 ma wielowiązkową antenę XN i znajduje się w przedniej części obudowy sterówki. Antena 15 znajduje się w tylnej części płotu sterówki i jest anteną dookólną, obsługującą wysoką częstotliwość. Antena 16 jest anteną szerokopasmową, a jej bloki 16.1, 16.2, 16.3 i 16.4 umieszczone są w owiewce przedniej 18, wzdłuż boków i w tylnej części płotu sterówki 13. Wyjścia anten 14, 15 i 16 są połączone bezpośrednio do odpowiednich wejść urządzenia 17, połączonych jego wyjściem przez wspólną magistralę 3 kompleksu z TsVS 4 i SORDU 5.

Ścieżka komunikacyjna i identyfikacyjna zawiera dziobową antenę nadawczą 19, rufową antenę nadawczą 20 i generator 21. Wejście sterujące generatora 21 jest połączone z cyfrową stacją cyfrową 4 za pośrednictwem wspólnej magistrali 3 kompleksu, a pierwszy a drugie wyjścia są bezpośrednio podłączone odpowiednio do wejść anten 19 i 20.

Ścieżka MI zawiera antenę nadawczo-odbiorczą 22, generator 23, przełącznik nadawczo-odbiorczy (niepokazany na ryc. 1) i urządzenie do wstępnego przetwarzania 24. Antena 22 jest umieszczona w owiewce przedniej 18 i jest skonfigurowana do obracania anteny w płaszczyźnie pionowej, jej wejście-wyjście jest połączone poprzez przełącznik nadawczo-odbiorczy z wyjściem urządzenia 23 i wejściem urządzenia 24. wejście sterujące urządzenia 23 i wyjście urządzenia 24 poprzez wspólną magistralę 3 Kompleks jest podłączony do TsVS 4 i SORDU 5.

Oprócz wspólnej magistrali nr 3 kompleksu istnieje szereg bezpośrednich połączeń pomiędzy TsVS 4 i SORDU 5.

TsVS 4 jest zestawem procesorów uniwersalnych i procesorów specjalnych i ma budowę komputera sterującego.

SORDU 5 składa się z dwóch pilotów, z których każdy posiada dwa wyświetlacze i elementy sterujące (klawiatura, przyciski, gniazda). Budowa konsol jest podobna do budowy komputera osobistego. Do portów pilota podłączane są typowe urządzenia peryferyjne: telefon, głośnik, drukarka, rejestrator, rejestrator magnetyczno-optyczny.

Działanie proponowanego SAC odbywa się w następujący sposób.

Anteny odbiorcze 1, 6, 14, 15 i 16 przekształcają energię drgań elektrycznych (akustycznych) w energię mechaniczną. Antena 22 jest odwracalna.

Na ścieżce GL sygnały echa odbierane są przez antenę 1. Na ścieżce komunikacyjnej i identyfikacyjnej sygnały komunikacyjne i sygnały echa odbierane są również przez antenę 1.

W urządzeniach generatorowych 12, 21 i 23 generowany jest sygnał impulsowy o wymaganej mocy do późniejszego wzmocnienia i promieniowania jako sygnał sondujący przez anteny 9, 10 i 11 toru GL, anteny 19 i 20 toru komunikacji i identyfikacji, oraz antena 23 ścieżki MI. Sygnały sterujące parametrami generowanych sygnałów generowane są w SORDU 5 i TsVS 4.

Urządzenia do wstępnego przetwarzania 2, 8, 17 i 24 dokonują wstępnego przetwarzania odebranych sygnałów, to znaczy ich wzmacniania, filtrowania, przetwarzania czasowo-częstotliwościowego i konwersji z sygnału analogowego na cyfrowy.

TsVS 4 i SORDU 5 to systemy zajmujące się obsługą wszystkich torów GAK. Pracują z danymi w formie cyfrowej. Działanie tych systemów opiera się na algorytmach przetwarzania informacji realizowanych przez oprogramowanie. Środki te służą do:

Pełne formowanie parametrów sygnału impulsowego, który jest następnie generowany i wzmacniany w urządzeniach generatorowych;

Tworzenie sterowanych CN anten toru GL, z uwzględnieniem konieczności skanowania ich wiązek;

Wtórne przetwarzanie informacji, które ujawnia delikatną strukturę sygnału;

Podjęcie decyzji o wykryciu celu;

Automatyczne śledzenie celu.

Pracą SAC sterują operatorzy zlokalizowani przy konsolach SORDU 5. Głównym trybem pracy jest odbiór, w tym trybie pracują główne i dodatkowe tory ShP, OGS i komunikacyjne. Tory GL i MI oraz tryb „Aktywna praca” toru komunikacyjnego włączane są do emisji zgodnie z poleceniami z SORDU 5. Kanały odbiorcze działają jednocześnie i niezależnie od siebie. Odebrane sygnały przez anteny 1, 14, 15, 16, 6 docierają do urządzeń 2, 8, 17, 24, są filtrowane według zakresów częstotliwości i poddawane przetwarzaniu czasowo-częstotliwościowemu. Następnie odebrane i przetworzone sygnały poprzez wspólną szynę 3 trafiają do komputera cyfrowego 4, gdzie wtórne przetwarzanie sygnału odbywa się za pomocą oprogramowania opartego na algorytmach przyjętych przez SAC. Określane są elementy ruchu i współrzędne celów oraz sumowane dane otrzymane od tego samego celu różnymi drogami. Operator decyduje o wyborze celów do automatycznego śledzenia i przekazuje odpowiednią komendę.

Jeśli istnieje odpowiednie polecenie operatora z SORDU 5, aby włączyć główne aktywne tryby, polecenie to jest wysyłane do CVS 4 i przetwarzane. W TsVS 4 generowane jest złożone polecenie zawierające kody parametrów trybu promieniowania. Za pośrednictwem wspólnej magistrali 3 polecenie to jest przesyłane do generatora 12 (21, 23), gdzie generowany jest silny sygnał promieniowania impulsowego, dostarczany do anten 9, 10, 11 (19, 20, 22).

Kiedy trakt GL działa w trybie aktywnym, dzięki elektronicznemu sterowaniu antenami w każdej z anten 9, 10 i 11, jedna z jego wiązek XN ma wystarczającą szerokość, aby pewnie namierzyć cel w celu śledzenia i skanuje wzdłuż kąt w danym sektorze pracy tej anteny. Jeśli w tym sektorze znajdują się cele, są one wykrywane przez wiązkę skanującą i przekazywane do śledzenia. W tym przypadku skanowanie wiązki „poszukiwawczej” nie jest przerywane, lecz tworzona jest dodatkowa wiązka XN, zorientowana w kierunku nowo wykrytego celu. Wiązka ta śledzi nowo wykryty cel. Jego szerokość zależy od zasięgu do celu, jego wielkości i prędkości ruchu w kierunku prostopadłym do kierunku łódź podwodna-cel. Szerokość ta jest określona praktycznie. Powinno to być minimum możliwe, ale wystarczające do pewnego śledzenia celu. Wraz z pojawieniem się każdego nowego celu w nowym kierunku opisany proces się powtarza i powstaje kolejna wiązka anteny XN, która jest instalowana w celu śledzenia tego celu. Proces ten będzie powtarzany, aż wszystkim celom w obszarze odpowiedzialności anteny towarzyszą odpowiednie wiązki anteny XN.

Tym samym, gdy działa tor GL, sygnał sondujący emitowany jest przez kilka wąskich wiązek (liczba wiązek jest o jeden większa od liczby celów, a jeśli cele są w tym samym kierunku, to jest jeszcze mniejsza). Tym samym proponowany kompleks różni się znacząco od prototypu, w którym nie ma sterowania antenami toru GL. Na ścieżce GL prototypu szerokość XN każdej anteny musi być nie mniejsza niż szerokość sektora odpowiedzialności anteny, w przeciwnym razie w części tego sektora cel w ogóle nie zostanie wykryty.

W prototypie w trybie GL promieniowanie sygnału sondującego odbywa się w sposób ciągły w całym sektorze odpowiedzialności anten, dzięki czemu promieniowanie to można wykryć z dowolnego kierunku. W proponowanym SAC w większości obszarów odpowiedzialności za antenę promieniowanie jest nieobecne lub występuje z długimi przerwami. Zmniejsza to znacznie prawdopodobieństwo wykrycia promieniowania i ustalenia współrzędnych jego źródła przy zastosowaniu proponowanego SAC w porównaniu z prototypem.

Ponadto wiązka „poszukiwawcza” w proponowanym SAC ma dość wąski współczynnik CV, co pozwala skupić całą energię generatora w wąskim sektorze, w którym znajduje się napromieniany cel, co jest równoznaczne ze wzrostem moc sygnału napromieniającego cel w porównaniu do prototypu, gdzie szerokość CV anteny jest duża, a większość wyemitowanej energii nie trafia w napromieniany cel.

Wzrost mocy sygnału naświetlającego cel powoduje zwiększenie jego zasięgu detekcji.

Tym samym proponowany GAK zapewnia wzrost tajności kompleksu i zasięgu wykrywania celu w trybie GL w porównaniu do prototypu.

Proponowany GAK jest dość łatwy do wdrożenia. Anteny kierunkowe GL można realizować zgodnie z zaleceniami podanymi w książce [L.K. Samojłow. Elektroniczne sterowanie charakterystyką kierunkowości anteny. - L.: Przemysł stoczniowy. - 1987]. Pozostałe urządzenia mogą być wykonane tak samo, jak odpowiadające im urządzenia prototypowe.

Zespół hydroakustyczny łodzi podwodnej, zawierający główny tor namierzania kierunku hałasu, dodatkowy tor namierzania kierunku hałasu, tor detekcji sygnału hydroakustycznego, tor sonarowy, tor łączności i identyfikacji, tor wykrywania min i przeszkód nawigacyjnych, komputer centralny system wyświetlaczy, rejestracji, dokumentacji i sterowania oraz wspólna magistrala, przy czym wyposażenie systemu wyświetlaczy, rejestracji, dokumentacji i sterowania stanowią konsole dwuwyświetlaczowe z podłączonymi urządzeniami peryferyjnymi i połączone z centralnym systemem komputerowym, głównym tor wyszukiwania kierunku hałasu zawiera główną przednią antenę odbiorczą, skonfigurowaną tak, aby tworzyła statyczny wentylator o charakterystyce kierunkowej w płaszczyźnie poziomej i pionowej, a pierwsze urządzenie do wstępnego przetwarzania znajduje się w kapsule wewnątrz anteny i jest połączone jej wejściem bezpośrednio z wyjściu anteny i poprzez jej wyjście poprzez wspólną magistralę z centralnym systemem komputerowym oraz systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i sterowania; tor detekcji sygnału hydroakustycznego obejmuje pierwszą antenę umieszczoną w dziobowej części ogrodzenia sterówki i posiadającą wielolistkowa charakterystyka kierunkowości, druga antena umieszczona w tylnej części ogrodzenia sterówki, pracująca w wysokiej częstotliwości i dookólna, trzecia antena, której bloki znajdują się w owiewce przedniej, w tylnej części ogrodzenia sterówki i wzdłuż burt łodzi podwodnej, która jest szerokopasmowa, a druga urządzenie do wstępnego przetwarzania, którego wejścia sygnałowe są podłączone bezpośrednio do wyjść odpowiednich anten toru detekcji sygnału hydroakustycznego, a wejście i wyjście sterujące są poprzez wspólną magistralę z centralnym systemem komputerowym oraz systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i sterowania; tor sonaru zawiera dziobową antenę emitującą pokładówki umieszczoną w przedniej części obudowy sterówki, dwie pokładowe anteny emitujące umieszczone po obu stronach łodzi podwodnej , oraz pierwsze urządzenie generujące, którego wyjścia są podłączone do wejść sygnałowych odpowiednich anten emitujących toru sonaru, a wejście sterujące odbywa się za pośrednictwem wspólnej magistrali z centralnym systemem komputerowym i systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i kontroli , tor komunikacyjny i identyfikacyjny składa się z dziobowej anteny nadawczej umieszczonej w owiewce dziobowej, rufowej anteny nadawczej umieszczonej w płocie sterówki oraz drugiego urządzenia generatorowego, którego wyjścia są podłączone do wejść sygnałowych anten nadawczych łączności toru identyfikacyjnego i sterującego – poprzez wspólną magistralę z centralnym systemem komputerowym oraz systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i sterowania, tor wykrywania min i przeszkód nawigacyjnych zawiera antenę nadawczo-odbiorczą skonfigurowaną do obracania charakterystyki kierunkowej w w płaszczyźnie pionowej i umieszczony w owiewce przedniej, trzeci generator, którego wyjście jest połączone z wejściem-wyjściem anteny wykrywania min i wykrywania przeszkód nawigacyjnych poprzez przełącznik „odbiór - nadawanie” oraz wejście sterujące - poprzez wspólną magistralę z centralnym systemem komputerowym oraz systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i sterowania oraz trzecie urządzenie do wstępnego przetwarzania, którego wejście jest połączone bezpośrednio z wyjściem anteny nadawczo-odbiorczej, a wyjście odbywa się poprzez wspólna magistrala z centralnym systemem komputerowym oraz systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i sterowania, dodatkowy tor wyszukiwania kierunku hałasu zawiera elastyczną przedłużoną antenę holowaną, podłączoną za pomocą linki kablowej i odbierak prądu do wejścia czwartego przetwarzania wstępnego urządzenie łączyło swoje wyjście poprzez wspólną magistralę z centralnym systemem komputerowym oraz systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i sterowania, znamienne tym, że wszystkie anteny promieniujące toru sonaru wykonane są elektronicznie sterowane zarówno pod względem liczby wiązek o charakterystyce kierunkowej, jak i w ich szerokość i kierunek, natomiast wejścia sterujące tych anten są połączone wspólną magistralą z centralnym systemem komputerowym oraz systemem wyświetlania, rejestracji, dokumentacji i sterowania, liczba wiązek o charakterystyce kierunkowej każdej anteny jest o jeden większa od liczby celów śledzonych przez tę antenę, a ich szerokość jest możliwie minimalna, ale wystarczająca do pewnego uchwycenia i śledzenia celu, w tym przypadku jedna z wiązek o charakterystyce kierunkowej ma szerokość wystarczającą do uchwycenia celu w celu śledzenia, oraz skanuje wzdłuż kąta w danym sektorze odpowiedzialności anteny, a pozostałe wiązki o charakterystyce kierunkowej anteny towarzyszą celom wykrytym przez tę antenę.

Podobne patenty:

Wynalazek dotyczy stacji pomiaru dźwięku (zespołów pomiaru dźwięku) i może być stosowany do wyznaczania odległości źródła dźwięku (S) od lokalizatora akustycznego, jego skorygowanego kąta pomiaru dźwięku oraz współrzędnych topograficznych (TC) tego S.

Urządzenie do wykrywania sygnałów i określania kierunku do ich źródła. Efektem technicznym wynalazku jest stworzenie nowego urządzenia do wykrywania sygnałów i wyznaczania kierunku do ich źródła (źródeł) o liczbie operacji nieliniowych na ścieżce przetwarzania równej 2.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki. Istota: w sposobie wyznaczania kierunku do hydroakustycznej latarni transponderowej w warunkach wielodrogowej propagacji sygnału nawigacyjnego wyznacza się kierunek do hydroakustycznej latarni transponderowej jednocześnie w płaszczyźnie poziomej i pionowej poprzez odbiór sygnału transpondera za pomocą układu antenowego , wzmacnianie odbieranego sygnału przez przedwzmacniacze dołączone do wyjścia każdego układu antenowego konwertera, digitalizacja z częstotliwością próbkowania Fs.

Wynalazek dotyczy sprzętu badawczego i może być stosowany do testowania obiektów podwodnych na pełną skalę. Efektem technicznym jest zmniejszenie błędu wyznaczania współrzędnych pozycjonowania i kątów orientacji obiektu pozycjonującego w przestrzeni zasięgu ruchomego.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i może być stosowany w sonarze pasywnym, a także w akustyce atmosferycznej i radarze pasywnym. Osiągnięty wynik techniczny ma zapewnić wizualną obserwację źródeł promieniowania na ekranie wskaźnika, ich lokalizację bezpośrednio w pożądanych współrzędnych pola obserwacyjnego „kierunek-zasięg” z określeniem ich współrzędnych na skalach pola wskaźnikowego przy maksymalnej osiągalnej odporności na zakłócenia w danym systemie odbiorczym oraz ograniczony wzrost wolumenu kosztów przetwarzania i obliczeń.

Zastosowanie: w radarach, radiokomunikacji i radioastronomii. Istota: detektor sygnału korelacyjnego zawiera dyskretny układ antenowy (DAR) wykonany w określony sposób, zawierający przetworniki elektroakustyczne N dookólne pasywne i M aktywno-pasywne, odpowiadające im kanały transmisji informacji I, jednostkę sterującą charakterystyką kierunkową, jednostkę do obliczania względnej współrzędne elementów DAR, urządzenie progowe, kalkulator progu decyzyjnego, wskaźnik, zespół sterujący elementami aktywno-pasywnymi DAR, a także generator korelacji charakterystyk kierunkowych z opóźnieniem czasowym sygnałów.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i może być stosowany do wykrywania obiektu w środowisku morskim i pomiaru współrzędnych. Technicznym efektem zastosowania wynalazku jest pomiar odległości do obiektu odbitego o nieznanym czasie i miejscu emisji, co zwiększa efektywność wykorzystania środków hydroakustycznych. Aby osiągnąć zamierzony efekt techniczny, w środowisku morskim emitowany jest sygnał wybuchowy, sygnał odbity odbierany jest przez odbiornik szerokopasmowy, na wskaźniku widm z wyjść kanałów wyświetlana jest wielokanałowa analiza częstotliwościowa sygnału odbitego, przeprowadza się autonomiczną instalację i detonację źródła sygnału wybuchu, mierzy się zależność prędkości dźwięku od głębokości, poziom zakłóceń w paśmie odbiorczym, określa próg detekcji, odbiera sygnał bezpośredniej propagacji materiału wybuchowego sygnał, który przekroczył wybrany próg detekcji, określić czas otrzymania sygnału propagacji bezpośredniej od źródła wybuchu do odbiornika Tdirect, zmierzyć widmo sygnału propagacji bezpośredniej, który przekroczył próg detekcji, określić szerokość widma sygnału propagacja bezpośrednia w paśmie urządzenia odbiorczego Fdirect, odebranie sygnału odbitego od obiektu, określenie czasu odbioru sygnału odbitego Tekho, zmierzenie widma sygnału odbitego, określenie pasma składowych widmowych odbitego sygnału przekraczającego próg detekcji Fekho, określić odległość do obiektu korzystając ze wzoru Dism = K(Fdirect -Feho), gdzie K jest współczynnikiem określającym tłumienie częstotliwościowe widma sygnału podczas propagacji, zaś Diz>(Techo-Tdirect)C, gdzie C jest prędkością dźwięku. 1 chory.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i może być wykorzystany do budowy systemów do wykrywania sygnałów sondujących z sonarów zainstalowanych na ruchomym nośniku. Technicznym efektem zastosowania wynalazku jest umożliwienie określenia zmian kierunku ruchu źródła sygnału sondującego oraz szybkości zmiany kierunku jego ruchu. Aby osiągnąć zadany wynik techniczny, metoda polega na sekwencyjnym odbiorze sygnałów sondujących z poruszającego się źródła, wyznaczając moment nadejścia pierwszego odebranego sygnału sondującego, charakteryzującego się tym, że wprowadzane są nowe operacje, a mianowicie: sekwencyjny pomiar punktów czasowych ti odbioru n więcej sygnałów sondujących, gdzie n jest nie mniejsze niż 3, określić odstęp czasu Tk pomiędzy momentami nadejścia każdych dwóch kolejnych sygnałów sondujących Tk=ti+1-ti, określić różnicę zmierzonych odstępów czasu ΔTm=Tk+1 -Tk, gdzie m jest numerem pomiaru różnicy kolejnych przedziałów czasu, określ znak różnicy przedziałów czasu, zapamiętaj pierwszą różnicę przedziałów czasu, wyznacz kolejną różnicę przedziałów czasu, jeśli różnica przedziałów ma wartość ujemną znaku, wyznacz cosinus kąta ruchu źródła sygnałów sondujących, jako stosunek każdej kolejnej różnicy do pierwszej różnicy w odstępach czasu, wyznacz kąt kursu ruchu źródła sygnałów sondujących, jako odwrotność cosinusa mierzony stosunek; jeżeli zmierzona różnica jest dodatnia, wówczas usuwa się źródło sygnałów sondujących i oblicza się cosinus kąta jako stosunek pierwszej różnicy do każdej kolejnej. 1 pensja f-ly, 1 chory.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i może być stosowany w zagadnieniach określania klasy obiektu przy opracowywaniu systemów hydroakustycznych. Zaproponowano metodę klasyfikacji sygnałów emisji hałasu hydroakustycznego obiektu morskiego obejmującą odbiór przez antenę sygnałów emisji hałasu obiektu morskiego w mieszaninie addytywnej z zakłóceniami anteny hydroakustycznej, przetwarzanie sygnału na postać cyfrową, przetwarzanie widmowe odebranych sygnałów, kumulację otrzymanych widm, wygładzanie widma częstotliwościowo, wyznaczanie progu detekcji na podstawie prawdopodobieństwa wystąpienia fałszywych alarmów, a w przypadku przekroczenia progu detekcji widma prądu na danej częstotliwości podejmowana jest decyzja o obecności składowej dyskretnej według której klasyfikuje się obiekt morski, w którym sygnały emisji hałasu obiektu morskiego w mieszaninie dodatków z zakłóceniami odbierane są przez dwie półanteny anteny hydroakustycznej, przetwarzanie widmowe odebranych sygnałów odbywa się na wyjściach półanteny , zsumuj widma mocy na wyjściach dwóch półanten, wyznaczając całkowite widmo mocy S ∑ 2 (ω k), znajdź różnicę S Δ 2 (ω k) widm mocy na wyjściach dwie półanteny, wyznaczają widmo różnicowe S 2 (ω k) ∑ − Δ ¯ = S Σ 2 (ω k) ¯ − S Δ 2 (ω k) ¯ jest widmem mocy emisji hałasu obiektu morskiego, oraz obecność elementów dyskretnych ocenia się po przekroczeniu progu detekcji częstotliwości widma mocy emisji hałasu obiektu morskiego. Zapewnia to eliminację wpływu widma zakłóceń odbieranego wzdłuż pola bocznego charakterystyki kierunkowej anteny hydroakustycznej i prawidłowe określenie klasyfikacyjnych cech widmowych. 1 chory.

Wynalazek dotyczy radarów, w szczególności urządzeń do wyznaczania współrzędnych obiektów emitujących sygnały akustyczne z wykorzystaniem rozproszonych geograficznie czujników światłowodowych – mierników ciśnienia akustycznego. Efektem technicznym jest zwiększenie dokładności określania lokalizacji i rozpoznawania rodzaju obiektu poprzez ocenę składu widmowego jego hałasu akustycznego i parametrów ruchu. Wynik techniczny uzyskano dzięki wprowadzeniu drugiej pętli do transmisji impulsów optycznych o różnej długości fali oraz sekwencyjnego łańcucha węzłów: (2N+3)-th światłowód, trzeci PD, drugi generator impulsów, drugie źródło promieniowania optycznego , (2N+4)-ty światłowód. 1 chory.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i ma na celu określenie parametrów obiektów hałasujących w morzu. Bada się szumowy sygnał hydroakustyczny obiektu morskiego, porównując go z sygnałem predykcyjnym, generowanym dynamicznie dla ogółu oczekiwanych poziomów hałasu obiektu i odległości od obiektu, poprzez określenie współczynnika korelacji. Na podstawie maksymalnej funkcji zależności współczynnika korelacji od szacowanego poziomu hałasu obiektu i szacowanej odległości od obiektu, wspólnie wyznacza się szacowanie poziomu hałasu obiektu i szacowanie odległości od obiektu. Technicznym rezultatem wynalazku jest zwiększenie dokładności szacowania hałasu obiektu przy jednoczesnym zmniejszeniu całkowitej liczby operacji arytmetycznych przy ocenie hałasu obiektu i odległości od obiektu. 2 chory.

Wynalazek dotyczy akustycznych lokalizatorów kierunku (AD), lokalizatorów akustycznych (AL) i może być stosowany do określania namiaru źródła dźwięku (IS). Celem wynalazku jest zwiększenie dokładności wyznaczania kierunku podczerwieni IR, gdy powierzchnie Ziemi są nachylone do płaszczyzny horyzontu, gdzie znajduje się antena akustyczna, oraz skrócenie czasu wyznaczania namiaru tego źródła. Łożysko IZ w tej metodzie wyznacza się w następujący sposób: mierzą temperaturę powietrza, prędkość wiatru, kąt kierunkowy jego kierunku w przyziemnej warstwie atmosfery i wprowadzają je do komputera elektronicznego, zaznaczają obszar szczególnej uwagi ( AR) na mapie topograficznej, na której mogą znajdować się stanowiska ostrzału artylerii i moździerzy, wybierz na ziemi płaski obszar o kształcie w przybliżeniu prostokąta o długości co najmniej trzystu metrów i szerokości co najmniej dziesięciu metrów, przy czym duże boki który byłby w przybliżeniu prostopadły do ​​kierunku w przybliżeniu środka pojazdu ROV, zmierzyć kąt nachylenia tej platformy do płaszczyzny horyzontu i biorąc pod uwagę ten kąt, za pomocą urządzenia optyczno-mechanicznego i dalmierza, zamontować czujnik w specjalny sposób na ziemi odbiera sygnały akustyczne i zakłócenia, przetwarza je na sygnały elektryczne i zakłócenia, przetwarza je w 1 i 2 kanałach przetwarzania sygnału AP lub AL, wyznacza stałe napięcia U1 i na wyjściu tych kanałów U2 , które pochodziły tylko z pamięci ROM, odejmij napięcie U2 od napięcia U1, dodaj te napięcia, uzyskaj stosunek różnicy do ich sumy ηCP i automatycznie oblicz rzeczywiste położenie źródła dźwięku αI za pomocą programu. 8 chory.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i może znaleźć zastosowanie w opracowywaniu systemów wyznaczania współrzędnych na podstawie danych pochodzących ze ścieżki poszukiwania kierunku hałasu kompleksów hydroakustycznych. Metoda polega na odebraniu sygnału szumu hydroakustycznego za pomocą anteny hydroakustycznej, śledzeniu celu w trybie namierzania kierunku szumu, analizie widmowej sygnału szumu hydroakustycznego w szerokim paśmie częstotliwości, określeniu odległości do celu, przeniesieniu sygnału szumu hydroakustycznego przez połówki anteny hydroakustycznej, mierząc wzajemne widmo pomiędzy sygnałami szumu hydroakustycznego odbieranymi przez połówki anten hydroakustycznych; pomiar funkcji autokorelacji tego widma krzyżowego (ACF); zmierzyć częstotliwość nośną funkcji autokorelacji Fmeas, zmierzyć różnicę pomiędzy zmierzoną częstotliwością nośną a referencyjną częstotliwością nośną docelowego sygnału emisji hałasu Fstandard, mierzoną w małej odległości (Fstandard-Fmeas) i określić odległość do celu według wzoru D = (Fstandard-Fmeas)K, gdzie K współczynnik proporcjonalności, który oblicza się jako stosunek zmiany częstotliwości nośnej funkcji autokorelacji na jednostkę odległości przy wyznaczaniu częstotliwości odniesienia. 1 chory.

Wynalazki dotyczą dziedziny hydroakustyki i mogą być stosowane do kontroli poziomu emisji hałasu obiektu podwodnego w zbiorniku naturalnym. Rezultatem technicznym uzyskanym w wyniku wdrożenia wynalazków jest możliwość pomiaru poziomu hałasu jednostki podwodnej bezpośrednio z samej jednostki. Taki wynik techniczny osiąga się poprzez wyniesienie z jednostki pływającej modułu pomiarowego (MM) wyposażonego w hydrofony i za jego pomocą dokonanie pomiaru poziomu emisji hałasu przez jednostkę pływającą. IM wyposażony jest w system sprawdzający jego funkcjonalność bez demontażu urządzenia. 2 rz. i 11 pensji f-ly, 3 chory.

Urządzenie (100) do rozwiązywania niejednoznaczności z estymaty DOA (φ ^ amb) (105) zawiera analizator estymatorów DOA (110) do analizowania estymaty DOA (φ ^ amb) (105) w celu uzyskania zestawu (115) niejednoznacznych parametry analizy (φ ˜ I ... φ ˜ N; f(φ ˜ I)...f(φ ˜ N); fenh,I(φ ^ amb)...fenh,N(φ ^ amb); gP (φ ˜ I)...gp(φ ˜ N) D(φ ˜ I)...D(φ ˜ N)) przy użyciu informacji o obciążeniu (101), gdzie informacja o obciążeniu (101) reprezentuje zależność (φ ^ ↔φ) między obciążonym ( φ ^) i nieobciążonym oszacowaniem DOA (φ) a jednostką rozdzielczości niejednoznaczności (120) do rozwiązywania niejednoznaczności w zbiorze (115) niejednoznacznych parametrów analizy (φ ˜ I... φ ˜ N; f(φ ˜ I)...f (φ ˜ N); fenh,I(φ ^ amb)...fenh,N(φ ^ amb); gP(φ ˜ I)...gp( φ ˜ N);D(φ ˜ I).. .D(φ ˜ N)) w celu uzyskania jednoznacznego rozwiązanego parametru (φ ˜ res; fres, 125). 3 rz. i 12 pensji f-ly, 22 chory.

Wynalazek dotyczy dziedziny hydroakustyki i może być stosowany jako broń hydroakustyczna w okrętach podwodnych do różnych celów, a także podczas prowadzenia podwodnych prac i badań geologicznych i hydroakustycznych. W skład kompleksu wchodzą główne i dodatkowe tory naprowadzania hałasu, tor detekcji sygnałów hydroakustycznych, tor sonarowy, tor łączności i identyfikacji, tor min i wykrywania przeszkód nawigacyjnych, centralny system komputerowy, system wyświetlaczy, rejestracji, dokumentacji i kontroli i wspólny autobus. W tym przypadku wszystkie anteny promieniujące toru sonaru są sterowane elektronicznie zarówno pod względem liczby wiązek o charakterystyce kierunkowej, jak i ich szerokości i kierunku. Główna ścieżka wyszukiwania kierunku hałasu składa się z głównej dziobowej anteny odbiorczej i pierwszego urządzenia do wstępnego przetwarzania. Tor detekcji sygnału hydroakustycznego składa się z trzech anten odbiorczych i drugiego urządzenia do wstępnego przetwarzania. Ścieżka sonaru składa się z trzech sterowanych elektronicznie anten i pierwszego generatora. Tor komunikacyjny i identyfikacyjny zawiera dwie anteny promieniujące i drugie urządzenie generujące. Ścieżka wykrywania min i przeszkód nawigacyjnych zawiera antenę nadawczo-odbiorczą, przełącznik nadawczo-odbiorczy, trzeci generator i trzecie urządzenie do wstępnego przetwarzania. Dodatkowa ścieżka wyszukiwania kierunku hałasu zawiera elastyczną przedłużoną antenę holowaną, kabel kablowy, odbierak prądu i czwarte urządzenie do wstępnego przetwarzania. Wynik techniczny: zwiększenie tajności SAC i zasięgu wykrywania celu w trybie GL. 1 chory.

Rosyjska hydroakustyka podwodna na przełomie XXI i XXI wieku

Hydroakustyka wojskowa to elitarna nauka, na której rozwój może sobie pozwolić tylko silne państwo

Niemiec ALEKSANDROW

Posiadając najwyższy potencjał naukowo-techniczny (firma zatrudnia 13 lekarzy i ponad 60 kandydatów na stanowiska naukowe), koncern rozwija następujące priorytetowe obszary krajowej hydroakustyki:

Wielofunkcyjne pasywne i aktywne kompleksy hydroakustyczne (GAS) oraz systemy (GAS) do oświetlania środowiska podwodnego w oceanie, m.in. dla łodzi podwodnych, okrętów nawodnych, samolotów, systemów wykrywania pływaków podwodnych;

Systemy z elastycznymi, przedłużanymi antenami holowanymi do pracy w szerokim zakresie częstotliwości dla okrętów nawodnych i podwodnych, a także stacjonarnych;

Aktywne, pasywne i aktywno-pasywne stacjonarne systemy hydroakustyczne do ochrony strefy szelfowej przed nieupoważnioną penetracją statków nawodnych i podwodnych;

Hydroakustyczne systemy nawigacji oraz poszukiwań i pomiarów”;

Przetworniki hydroakustyczne, anteny, układy anten fazowych o skomplikowanych kształtach, posiadające do kilku tysięcy kanałów odbiorczych;

Ekrany akustyczne i owiewki dźwiękoprzepuszczalne;

Systemy transmisji informacji kanałem hydroakustycznym;

adaptacyjne systemy przetwarzania informacji hydroakustycznej w złożonych środowiskach hydrologicznych, akustycznych i zakłócających sygnał;

Klasyfikatory celów na podstawie ich sygnatur i drobnej struktury pola dźwiękowego;

Mierniki prędkości dźwięku dla statków nawodnych i łodzi podwodnych.

Koncern składa się dziś z dziesięciu przedsiębiorstw zlokalizowanych w Petersburgu i obwodzie leningradzkim, Taganrogu, Wołgogradzie, Siewierodwińsku i Republice Karelii, w tym instytuty badawcze, fabryki do seryjnej produkcji sprzętu hydroakustycznego, wyspecjalizowane przedsiębiorstwa zajmujące się serwisem sprzętu na obiektach, i tereny doświadczalne. To pięć tysięcy wysoko wykwalifikowanych specjalistów – inżynierów, robotników, naukowców, z czego ponad 25% to ludzie młodzi.

Zespół firmy opracował niemal wszystkie produkowane masowo GAK pl (Rubin, Ocean, Rubicon, Skat, Skat-BDRM, Skat-3), szereg kompleksów i systemów hydroakustycznych dla okrętów nawodnych (Platina”, „Wielomian”, stacja wykrywanie pływaków podwodnych „Pallada”), systemy stacjonarne „Liman”, „Wołchow”, „Agam”, „Dniestr”.

Tworzone przez przedsiębiorstwo systemy hydroakustyczne dla łodzi podwodnych są unikalnymi środkami technicznymi, których stworzenie wymaga najwyższej wiedzy i dużego doświadczenia w hydroakustyce. Jak to ujął pewien dowcip, zadanie wykrycia łodzi podwodnej za pomocą celownika jest podobne pod względem złożoności do zadania wykrycia płomienia świecy w jasny, słoneczny dzień z odległości kilku kilometrów, a jednak w przypadku łodzi podwodnej znajdującej się pod wodą GAC jest praktycznie jedynym źródłem informacji o środowisku. Główne zadania rozwiązywane przez kompleks hydroakustyczny łodzi podwodnej to wykrywanie okrętów podwodnych, okrętów nawodnych, torped w trybie szumowego namierzania celów, automatyczne śledzenie celów, określanie ich współrzędnych, klasyfikacja celów, wykrywanie i namierzanie celów w trybie sonarowym, przechwytywanie sygnałów hydroakustycznych w szerokim zakresie częstotliwości, zapewnienie podwodnej łączności dźwiękowej na duże odległości, zapewnienie widoczności warunków w pobliżu i bezpieczeństwa żeglugi, oświetlanie warunków lodowych podczas żeglugi pod lodem, zapewnienie ochrony statku przed minami i torpedami, rozwiązywanie problemów nawigacyjnych – pomiarowe prędkość, głębokość itp. Oprócz tych zadań kompleks musi posiadać potężny zautomatyzowany system sterowania, system monitorowania własnego hałasu i musi stale wykonywać złożone obliczenia hydrologiczne, aby zapewnić funkcjonowanie wszystkich systemów i przewidzieć sytuację w obszarze łodzi podwodnej operacja. Kompleks posiada symulatory wszystkich systemów kompleksu hydroakustycznego, zapewniające szkolenia i szkolenia personelu.

Podstawą każdego kompleksu hydroakustycznego są anteny, fazowane dyskretne układy o złożonym kształcie, składające się z przetworników piezoceramicznych, które muszą zapewniać odbiór sygnałów ze środowiska wodnego na łodzi narażonej na ogromne obciążenia spowodowane ciśnieniem hydrostatycznym. Zadaniem SAC jest wykrycie tych sygnałów na tle własnego szumu, szumu przepływu, gdy łódź się porusza, szumu morza, obiektów zakłócających i wielu innych czynników maskujących użyteczny sygnał.

Nowoczesny GAK to złożony kompleks cyfrowy, który przetwarza ogromne strumienie informacji w czasie rzeczywistym (każda antena kompleksu składa się z tysięcy, a nawet dziesiątek tysięcy pojedynczych elementów, z których każdy musi być przetwarzany synchronicznie ze wszystkimi pozostałymi). Jego działanie jest możliwe jedynie przy wykorzystaniu najnowocześniejszych systemów wieloprocesorowych, które zapewniają jednoczesną, przestrzenną i wielopasmową częstotliwościowo, obserwację otaczających pól akustycznych.

Najważniejszym i najważniejszym elementem kompleksu są urządzenia do wyświetlania otrzymywanych informacji. Tworząc te urządzenia, rozwiązuje się nie tylko problemy naukowe i techniczne, ale także ergonomiczne i psychologiczne - nie wystarczy odebrać sygnał z otoczenia zewnętrznego, konieczne jest, aby operatorzy kompleksu (a jest to minimalna liczba ludzi) w każdym momencie mają pełne zrozumienie otaczającej sytuacji, kontroli i bezpieczeństwa statku oraz ruchu wielu celów na powierzchni, pod wodą i w powietrzu, które stanowią potencjalne zagrożenie lub zainteresowanie dla łodzi podwodnej. A programiści cały czas balansują na krawędzi problemu – z jednej strony, aby wyświetlić maksymalną ilość informacji przetwarzanych przez kompleks i potrzebnych operatorowi, z drugiej strony, aby nie naruszyć „reguły Millera”, która ogranicza ilość informacji, jaką dana osoba może przyswoić jednocześnie.

Ważną cechą systemów hydroakustycznych, zwłaszcza anten, są wymagania dotyczące ich wytrzymałości, trwałości i zdolności do pracy bez naprawy lub wymiany przez bardzo długi czas - w warunkach służby bojowej naprawa anteny hydroakustycznej jest zwykle niemożliwa.

Współczesnego SAC nie można uważać za samowystarczalny, zamknięty system, a jedynie jako element zintegrowanego systemu obserwacji okrętów podwodnych, odbierający i wykorzystujący na bieżąco aktualizowane a priori informacje o celach z nieakustycznych systemów detekcji, rozpoznania itp. oraz dostarczanie informacji o zmieniającej się sytuacji podwodnej do systemu, który analizuje sytuacje taktyczne i wydaje rekomendacje dotyczące zastosowania różnych trybów systemu ataku w danej sytuacji.

Rozwój systemów hydroakustycznych dla łodzi podwodnej to z jednej strony ciągła rywalizacja z twórcami potencjalnego wroga, ponieważ najważniejszym zadaniem SAC jest zapewnienie przynajmniej parytetu w sytuacji pojedynkowej (wróg słyszy i rozpoznaje cię , a ty jesteś w tej samej odległości) i konieczne jest, wszystkimi naszymi siłami i środkami, zwiększenie zasięgu SAC, głównie w trybie pasywnego namierzania kierunku szumu, który pozwala na wykrywanie celów bez demaskowania własnej lokalizacji, oraz natomiast ze stoczniowcami, projektantami łodzi podwodnych, ponieważ hałas łodzi podwodnych zmniejsza się z każdą nową generacją, z każdym nowym projektem, nawet z każdym nowym statkiem i trzeba wykryć sygnał o rząd wielkości niższy w poziomie niż otaczający szum morza. I oczywiste jest, że stworzenie nowoczesnego kompleksu hydroakustycznego dla okrętów podwodnych XXI wieku to wspólne dzieło konstruktorów kompleksu i konstruktorów łodzi, którzy wspólnie projektują i umieszczają na statku elementy systemu sonarowego w taki sposób, aby jego działanie w tych warunkach jest najbardziej efektywne.

Doświadczenia projektowe GAK pl dostępne w naszym instytucie pozwalają nam zidentyfikować główne obszary problemowe, z których możemy spodziewać się znaczącego wzrostu efektywności w najbliższej przyszłości.

1. HAK z anteną konforemną i osłoną konformalną

Redukcja hałasu łodzi podwodnej, związana z wysiłkami projektantów zmierzającymi do optymalizacji rozwiązań technicznych w zakresie konstrukcji kadłuba i mechanizmów, doprowadziła do zauważalnego zmniejszenia zasięgu sonaru na nowoczesnych łodziach podwodnych. Zwiększenie apertury tradycyjnych anten (sferycznych lub cylindrycznych) jest ograniczone geometrią dziobowego końca korpusu. Oczywistym rozwiązaniem w tej sytuacji było stworzenie anteny konforemnej (połączonej z konturami kwadratu), której całkowita powierzchnia, a co za tym idzie, potencjał energetyczny znacznie przewyższa podobne wskaźniki dla tradycyjnych anten. Pierwsze doświadczenia w tworzeniu takich anten okazały się całkiem udane.

Jeszcze bardziej obiecującym kierunkiem wydaje się tworzenie anten osłonowych konforemnych umiejscowionych wzdłuż boku placu. Długość takich anten może wynosić dziesiątki metrów, a powierzchnia może przekraczać sto metrów kwadratowych. Tworzenie takich systemów wiąże się z koniecznością rozwiązania szeregu problemów technicznych.

Antena z osłoną konformalną zlokalizowana jest w obszarze przeważającego wpływu fal niejednorodnych, spowodowanych zakłóceniami strukturalnymi, a także zakłóceniami pochodzenia hydrodynamicznego, w tym powstającymi na skutek wzbudzenia obudowy przez nadchodzący przepływ. Ekrany akustyczne, tradycyjnie stosowane w celu ograniczenia wpływu zakłóceń na antenę, nie są wystarczająco skuteczne w zakresie niskich częstotliwości anten pokładowych. Możliwe sposoby zapewnienia wydajnej pracy anten pokładowych, sądząc po zagranicznych doświadczeniach, to po pierwsze rozmieszczenie konstrukcyjne najbardziej hałaśliwych maszyn i mechanizmów okrętów podwodnych w taki sposób, aby ich wpływ na systemy pokładowe był minimalny, a po drugie zastosowanie metody algorytmiczne ograniczania wpływu zakłóceń strukturalnych na tor GAK (adaptacyjne metody kompensacji zakłóceń strukturalnych, w tym wykorzystanie czujników drgań zlokalizowanych w bliskiej odległości od anteny). Bardzo obiecujące wydaje się wykorzystanie tzw. metod przetwarzania informacji „wektorowo-fazowych”, które umożliwiają zwiększenie wydajności kompleksu poprzez łączne przetwarzanie pól ciśnienia i prędkości drgań. Innym sposobem ograniczenia wpływu zakłóceń hydrodynamicznych wpływających na skuteczność anten z osłoną konforemną jest zastosowanie konwerterów filmowych (płyt PVDF), które dzięki uśrednianiu na powierzchni 1,0x0,5 m mogą znacząco (sądząc z danych literaturowych - do 20 dB) zmniejszają wpływ zakłóceń hydrodynamicznych na przewód HAK.

2. Adaptacyjne algorytmy przetwarzania informacji hydroakustycznej zgodne ze środowiskiem propagacyjnym

„Adaptacja” jest tradycyjnie rozumiana jako zdolność systemu do zmiany swoich parametrów w zależności od zmieniających się warunków otoczenia, w celu utrzymania jego sprawności. W odniesieniu do algorytmów przetwarzania termin „adaptacja” oznacza koordynację (w przestrzeni i czasie) ścieżki przetwarzania z charakterystyką sygnałów i szumu. Algorytmy adaptacyjne są szeroko stosowane we współczesnych systemach, a o ich efektywności decydują głównie zasoby sprzętowe kompleksu. Nowsze są algorytmy uwzględniające czasowo-przestrzenną zmienność kanału propagacji sygnału. Zastosowanie takich algorytmów umożliwia jednoczesne rozwiązywanie problemów detekcji, wyznaczania celów i klasyfikacji, wykorzystując aprioryczną informację o kanale propagacji sygnału. Źródłem takich informacji mogą być adaptacyjne dynamiczne modele oceanologiczne, które z wystarczającą wiarygodnością przewidują rozkład temperatury, gęstości, zasolenia i niektórych innych parametrów środowiskowych na obszarze funkcjonowania pl. Takie modele istnieją i są szeroko stosowane za granicą. Zastosowanie dość wiarygodnych szacunków parametrów kanału propagacji pozwala, sądząc po szacunkach teoretycznych, znacznie zwiększyć dokładność wyznaczania współrzędnych celu.

3. Systemy akustyczne zlokalizowane na sterowanych bezzałogowych pojazdach podwodnych rozwiązujące problemy detekcji polistatycznej w trybie aktywnym oraz problem poszukiwania obiektów na mulistym dnie

Sam okręt podwodny to ogromna konstrukcja, długa na ponad sto metrów i nie wszystkie zadania, które należy rozwiązać, aby zapewnić sobie bezpieczeństwo, da się rozwiązać umieszczając na samym statku systemy hydroakustyczne. Jednym z takich zadań jest wykrywanie obiektów dennych i zamulonych, które stanowią zagrożenie dla statku. Aby zbadać obiekt, należy zbliżyć się do niego jak najbliżej, nie stwarzając zagrożenia dla własnego bezpieczeństwa. Jednym z możliwych sposobów rozwiązania tego problemu jest stworzenie sterowanego podwodnego pojazdu bezzałogowego umieszczonego na łodzi podwodnej, zdolnego do samodzielnego lub poprzez sterowanie za pomocą komunikacji przewodowej lub podwodnej zbliżenia się do interesującego obiektu i sklasyfikowania go, a w razie potrzeby zniszczenia. . W rzeczywistości zadanie jest podobne do stworzenia samego kompleksu hydroakustycznego, tyle że miniaturowego, z napędem akumulatorowym, umieszczonym na małym urządzeniu samobieżnym, zdolnym do wydokowania z łodzi podwodnej w zanurzeniu, a następnie zadokowania z powrotem , zapewniając jednocześnie stałą dwustronną komunikację. W USA tego typu urządzenia powstały i wchodzą na uzbrojenie okrętów podwodnych najnowszej generacji (typu Virginia).

4. Opracowanie i stworzenie nowych materiałów na przetworniki hydroakustyczne, charakteryzujących się niższą masą i kosztem

Przetworniki piezoceramiczne, z których składają się anteny okrętów podwodnych, to niezwykle złożone konstrukcje; piezoceramika sama w sobie jest bardzo delikatnym materiałem i wymaga znacznego wysiłku, aby była wytrzymała przy zachowaniu wydajności. Od dłuższego czasu trwają poszukiwania materiału, który miałby takie same właściwości przetwarzania energii drgań na energię elektryczną, ale był polimerem, trwałym, lekkim i zaawansowanym technologicznie.

Wysiłki technologiczne za granicą doprowadziły do ​​powstania folii polimerowych PVDF, które mają efekt piezoelektryczny i są wygodne w zastosowaniu do budowy anten osłonowych (umieszczanych na pokładzie łodzi). Problem leży przede wszystkim w technologii tworzenia grubych folii, które zapewniają wystarczającą wydajność anteny. Jeszcze bardziej obiecujący wydaje się pomysł stworzenia materiału mającego z jednej strony właściwości piezoceramiki, a z drugiej strony ekran ochronny, który tłumi (lub rozprasza) sygnały sonarów wroga i redukuje hałas własny statku . Taki materiał (kauczuk piezoelektryczny) nałożony na kadłub łodzi podwodnej faktycznie czyni cały kadłub statku anteną hydroakustyczną, zapewniając znaczny wzrost efektywności środków hydroakustycznych. Z analizy publikacji zagranicznych wynika, że ​​w USA takie rozwiązania weszły już w fazę prototypu, podczas gdy w naszym kraju w ostatnich dziesięcioleciach nie nastąpił żaden postęp w tym kierunku.

5. Klasyfikacja celów

Zadanie klasyfikacyjne w hydroakustyce jest złożonym problemem związanym z koniecznością określenia klasy celu na podstawie informacji uzyskanych w trybie namierzania kierunku hałasu (w mniejszym stopniu na podstawie danych z trybu aktywnego). Na pierwszy rzut oka problem można łatwo rozwiązać – wystarczy zarejestrować widmo zaszumionego obiektu, porównać je z bazą danych i uzyskać odpowiedź – co to za obiekt, łącznie z nazwiskiem dowódcy. W rzeczywistości widmo celu zależy od prędkości celu, kąta celu, widmo obserwowane przez system sonarowy zawiera zniekształcenia spowodowane przejściem sygnału przez losowo niejednorodny kanał propagacji (środowisko wodne) oraz dlatego zależy od odległości, pogody, obszaru działania i wielu innych powodów, co sprawia, że ​​problem rozpoznawania widma jest praktycznie nierozwiązywalny. Dlatego w klasyfikacji krajowej stosuje się inne podejścia związane z analizą charakterystycznych cech charakterystycznych dla określonej klasy celów. Kolejnym problemem wymagającym poważnych badań naukowych, ale pilnie koniecznym, jest klasyfikacja obiektów dennych i zamulonych związana z rozpoznawaniem min. Wiadomo i potwierdzono eksperymentalnie, że delfiny dość pewnie rozpoznają wypełnione powietrzem i wodą przedmioty wykonane z metalu, plastiku i drewna. Zadaniem badaczy jest opracowanie metod i algorytmów realizujących tę samą kolejność działań, jaką wykonuje delfin rozwiązując podobny problem.

6. Zadanie samoobrony

Samoobrona to złożone zadanie zapewnienia bezpieczeństwa statku (w tym ochrony przeciwtorpedowej), obejmujące wykrywanie, klasyfikację, wyznaczanie celów, wydawanie wstępnych danych o użyciu broni i (lub) technicznych środkach zaradczych. Specyfiką tego zadania jest zintegrowane wykorzystanie danych z różnych podsystemów SAC, identyfikacja danych pochodzących z różnych źródeł oraz zapewnienie interakcji informacyjnej z innymi systemami statku zapewniającymi użycie broni.

Powyższe to tylko niewielka część obiecujących obszarów badań, które należy kontynuować, aby zwiększyć skuteczność powstającej broni hydroakustycznej. Jednak od pomysłu do produktu droga jest długa, wymagająca zaawansowanych technologii, nowoczesnej bazy badawczo-eksperymentalnej, rozwiniętej infrastruktury do produkcji niezbędnych materiałów na przetworniki i anteny hydroakustyczne itp. Należy zaznaczyć, że ostatnie lata charakteryzowały się dla naszego przedsiębiorstwa poważnym ponownym wyposażeniem technicznym bazy produkcyjnej i badawczej, co stało się możliwe dzięki finansowaniu w ramach szeregu federalnych programów celowych, zarówno cywilnych, jak i specjalnego przeznaczenia, prowadzone przez Ministerstwo Przemysłu i Handlu Federacji Rosyjskiej. Dzięki temu wsparciu finansowemu w ciągu ostatnich pięciu lat udało się całkowicie wyremontować i znacząco zmodernizować największy w Europie hydroakustyczny basen doświadczalny, zlokalizowany na terenie Koncernu OJSC Okeanpribor oraz radykalnie zaktualizować moce produkcyjne zakładów seryjnych wchodzących w skład koncern, dzięki któremu fabryka Taganrog Priboy stała się najnowocześniejszym przedsiębiorstwem produkującym instrumenty na południu Rosji. Tworzymy nowe obiekty produkcyjne – piezomateriały, płytki drukowane, a w przyszłości – budowę nowych powierzchni produkcyjno-naukowych, stanowisk do ustawiania i przekazywania sprzętu. Za 2–3 lata możliwości produkcyjne i naukowe przedsiębiorstwa, wsparte „bankiem danych” nowych pomysłów i rozwiązań, pozwolą na rozpoczęcie tworzenia tak niezbędnej dla Marynarki Wojennej broni hydroakustycznej piątej generacji.

Hydroakustyka (z greckiego hydor- woda, akustyka- słuchowy) - nauka o zjawiskach zachodzących w środowisku wodnym i związanych z propagacją, emisją i odbiorem fal akustycznych. Obejmuje zagadnienia opracowywania i tworzenia urządzeń hydroakustycznych przeznaczonych do stosowania w środowisku wodnym.

Historia rozwoju

Hydroakustyka to szybko rozwijająca się nauka, która niewątpliwie ma przed sobą wielką przyszłość. Jej pojawienie się poprzedziła długa droga rozwoju akustyki teoretycznej i stosowanej. Pierwsze informacje o zainteresowaniu człowieka rozchodzeniem się dźwięku w wodzie znajdujemy w notatkach słynnego renesansowego naukowca Leonarda da Vinci:

Pierwszych pomiarów odległości przez dźwięk dokonał rosyjski badacz, akademik Ja. D. Zacharow. 30 czerwca 1804 roku poleciał balonem w celach naukowych i podczas tego lotu wykorzystał odbicie dźwięku od powierzchni ziemi do określenia wysokości lotu. Będąc w koszu z piłką, krzyknął głośno do głośnika skierowanego w dół. Po 10 sekundach rozległo się wyraźnie słyszalne echo. Na tej podstawie Zacharow wywnioskował, że wysokość kuli nad ziemią wynosi w przybliżeniu 5 x 334 = 1670 m. Metoda ta stała się podstawą radia i sonaru.

Wraz z rozwojem zagadnień teoretycznych prowadzono w Rosji badania praktyczne zjawisk propagacji dźwięku w morzu. Admirał S. O. Makarow w latach 1881–1882 zaproponowano wykorzystanie urządzenia zwanego fluktometrem do przesyłania informacji o prędkości prądów pod wodą. Dało to początek rozwojowi nowej gałęzi nauki i technologii – telemetrii hydroakustycznej.

Schemat stacji hydrofonicznej Zakładów Bałtyckich model 1907: 1 - pompa wodna; 2 - rurociąg; 3 - regulator ciśnienia; 4 - elektromagnetyczny zawór hydrauliczny (zawór telegraficzny); 5 - klucz telegraficzny; 6 - hydrauliczny emiter membranowy; 7 - burta statku; 8 - zbiornik na wodę; 9 - uszczelniony mikrofon

W latach 90. XIX wieku. W Stoczni Bałtyckiej z inicjatywy kapitana 2. stopnia M.N. Beklemisheva rozpoczęto prace nad rozwojem urządzeń komunikacji hydroakustycznej. Pierwsze testy emitera hydroakustycznego do komunikacji podwodnej przeprowadzono pod koniec XIX wieku. w basenie doświadczalnym w porcie Galernaya w Petersburgu. Emitowane przez nią wibracje były wyraźnie słyszalne z odległości 7 mil na pływającej latarni morskiej Newski. W wyniku badań w 1905 r. stworzył pierwsze urządzenie łączności hydroakustycznej, w którym rolę urządzenia nadawczego pełniła specjalna podwodna syrena sterowana kluczem telegraficznym, a odbiornikiem sygnału był mikrofon węglowy mocowany od wewnątrz do kadłuba statku. Sygnały rejestrowano za pomocą aparatu Morse'a i słuchu. Później syrenę zastąpiono emiterem membranowym. Wydajność urządzenia, zwanego stacją hydrofoniczną, znacznie wzrosła. Próby morskie nowej stacji odbyły się w marcu 1908 roku. na Morzu Czarnym, gdzie zasięg niezawodnego odbioru sygnału przekraczał 10 km.

Pierwsze seryjne stacje łączności dźwiękowo-podwodnej zaprojektowane przez Stocznię Bałtycką w latach 1909-1910. instalowane na łodziach podwodnych "Karp", "Naiwniak", "Sterlet", « Makrela" I " Okoń„. Podczas instalowania stacji na okrętach podwodnych, w celu zmniejszenia zakłóceń, odbiornik umieszczano w specjalnej owiewce, holowanej za rufą na linie kablowej. Brytyjczycy podjęli taką decyzję dopiero podczas I wojny światowej. Potem pomysł ten został zapomniany i dopiero pod koniec lat pięćdziesiątych zaczęto go ponownie stosować w różnych krajach do tworzenia odpornych na hałas stacji statków sonarowych.

Impulsem do rozwoju hydroakustyki była I wojna światowa. W czasie wojny kraje Ententy poniosły ciężkie straty w swoich flotach handlowych i wojskowych w wyniku działań niemieckich okrętów podwodnych. Należało znaleźć sposób na ich walkę. Wkrótce zostali odnalezieni. Okręt podwodny znajdujący się w zanurzeniu słychać dzięki hałasowi generowanemu przez śruby napędowe i mechanizmy operacyjne. Urządzenie wykrywające hałaśliwe obiekty i ustalające ich lokalizację nazywano wykrywaczem kierunku hałasu. Francuski fizyk P. Langevin w 1915 roku zaproponował zastosowanie czułego odbiornika wykonanego z soli Rochelle w pierwszej szumowej stacji namierzającej.

Podstawy hydroakustyki

Cechy propagacji fal akustycznych w wodzie

Składniki zdarzenia echa.

Kompleksowe i fundamentalne badania nad propagacją fal akustycznych w wodzie zapoczątkowano w czasie II wojny światowej, co było podyktowane koniecznością rozwiązania praktycznych problemów marynarki wojennej, a przede wszystkim okrętów podwodnych. Prace eksperymentalne i teoretyczne kontynuowano w latach powojennych i podsumowano w szeregu monografii. W wyniku tych prac zidentyfikowano i wyjaśniono niektóre cechy propagacji fal akustycznych w wodzie: absorpcję, tłumienie, odbicie i załamanie.

Absorpcja energii fal akustycznych w wodzie morskiej spowodowana jest dwoma procesami: tarciem wewnętrznym ośrodka oraz dysocjacją rozpuszczonych w nim soli. Pierwszy proces zamienia energię fali akustycznej na ciepło, drugi, przekształcając się w energię chemiczną, wytrąca cząsteczki ze stanu równowagi, a te rozpadają się na jony. Ten rodzaj absorpcji gwałtownie wzrasta wraz ze wzrostem częstotliwości wibracji akustycznych. Obecność zawieszonych cząstek, mikroorganizmów oraz anomalie temperaturowe w wodzie również prowadzą do osłabienia fali akustycznej w wodzie. Z reguły straty te są niewielkie i wliczają się do całkowitego pochłonięcia, jednak czasami, jak np. w przypadku rozproszenia od kilwateru statku, straty te mogą sięgać nawet 90%. Występowanie anomalii temperaturowych powoduje, że fala akustyczna wpada w strefy cienia akustycznego, gdzie może ulegać wielokrotnym odbiciom.

Obecność interfejsów woda – powietrze i woda – dno prowadzi do odbicia od nich fali akustycznej, a jeśli w pierwszym przypadku fala akustyczna zostanie całkowicie odbita, to w drugim przypadku współczynnik odbicia zależy od materiału dna: błotniste dno odbija słabo, piaszczyste i kamieniste dno odbija dobrze. Na małych głębokościach, w wyniku wielokrotnych odbić fali akustycznej pomiędzy dnem a powierzchnią, pojawia się podwodny kanał dźwiękowy, w którym fala akustyczna może rozprzestrzeniać się na duże odległości. Zmiana prędkości dźwięku na różnych głębokościach prowadzi do załamania „promieni” dźwiękowych – załamania.

Załamanie dźwięku (krzywizna ścieżki wiązki dźwięku)

Załamanie dźwięku w wodzie: a - latem; b - zimą; po lewej stronie jest zmiana prędkości wraz z głębokością.

Szybkość propagacji dźwięku zmienia się wraz z głębokością, a zmiany zależą od pory roku i dnia, głębokości zbiornika i wielu innych powodów. Promienie dźwiękowe wychodzące ze źródła pod pewnym kątem do horyzontu załamują się, a kierunek załamania zależy od rozkładu prędkości dźwięku w ośrodku: latem, gdy górne warstwy są cieplejsze od dolnych, promienie załamują się w dół i w większości odbijają się od dna, tracąc znaczną część swojej energii. ; zimą, gdy dolne warstwy wody utrzymują swoją temperaturę, natomiast górne warstwy się ochładzają, promienie wyginają się w górę i wielokrotnie odbijają się od powierzchni wody, przy czym straty energii są znacznie mniejsze. Dlatego zimą zasięg propagacji dźwięku jest większy niż latem. Pionowy rozkład prędkości dźwięku (VSD) oraz gradient prędkości mają decydujący wpływ na rozchodzenie się dźwięku w środowisku morskim. Rozkład prędkości dźwięku w różnych obszarach Oceanu Światowego jest różny i zmienia się w czasie. Istnieje kilka typowych przypadków VRSD:

Rozproszenie i pochłanianie dźwięku przez niejednorodności ośrodka.

Rozchodzenie się dźwięku w dźwięku podwodnym. kanał: a - zmiana prędkości dźwięku wraz z głębokością; b - droga promienia w kanale dźwiękowym.

Na rozchodzenie się dźwięków o wysokiej częstotliwości, gdy długości fal są bardzo małe, wpływają małe niejednorodności zwykle występujące w naturalnych zbiornikach wodnych: pęcherzyki gazu, mikroorganizmy itp. Niejednorodności te działają dwojako: pochłaniają i rozpraszają energię dźwięku fale. W rezultacie wraz ze wzrostem częstotliwości drgań dźwięku maleje zasięg ich propagacji. Efekt ten jest szczególnie widoczny w powierzchniowej warstwie wody, gdzie występuje najwięcej niejednorodności.

Rozproszenie dźwięku przez niejednorodności, a także nierówne powierzchnie wody i dna powoduje zjawisko pogłosu podwodnego, które towarzyszy wysłaniu impulsu dźwiękowego: fale dźwiękowe odbijając się od układu niejednorodności i łącząc się, powodują powstanie wydłużenie impulsu dźwiękowego, który trwa po jego zakończeniu. Granice zasięgu propagacji dźwięków podwodnych ogranicza także naturalny hałas morza, który ma podwójne pochodzenie: część hałasu powstaje w wyniku oddziaływania fal na powierzchnię wody, z fal morskich, z hałas toczących się kamieni itp.; druga część związana jest z fauną morską (dźwięki wydawane przez hydrobionty: ryby i inne zwierzęta morskie). Biohydroakustyka zajmuje się tym bardzo poważnym aspektem.

Zasięg propagacji fali dźwiękowej

Zasięg propagacji fal dźwiękowych jest złożoną funkcją częstotliwości promieniowania, która jest jednoznacznie powiązana z długością fali sygnału akustycznego. Jak wiadomo, sygnały akustyczne o wysokiej częstotliwości szybko ulegają tłumieniu na skutek silnej absorpcji przez środowisko wodne. Natomiast sygnały o niskiej częstotliwości mogą rozprzestrzeniać się w środowisku wodnym na duże odległości. Tym samym sygnał akustyczny o częstotliwości 50 Hz może rozchodzić się w oceanie na odległości tysięcy kilometrów, natomiast sygnał akustyczny o częstotliwości 100 kHz, typowej dla sonaru bocznego, ma zasięg jedynie 1-2 km . Przybliżone zasięgi nowoczesnych sonarów o różnych częstotliwościach sygnału akustycznego (długościach fal) podano w tabeli:

Obszary zastosowań.

Hydroakustyka znalazła szerokie zastosowanie praktyczne, ponieważ nie stworzono jeszcze skutecznego systemu przesyłania fal elektromagnetycznych pod wodą na znaczną odległość, dlatego dźwięk jest jedynym możliwym środkiem komunikacji pod wodą. Do tych celów wykorzystuje się częstotliwości dźwięku od 300 do 10 000 Hz oraz ultradźwięki od 10 000 Hz i więcej. Jako emitery i odbiorniki w dziedzinie dźwięku stosowane są elektrodynamiczne i piezoelektryczne emitery i hydrofony, a piezoelektryczne i magnetostrykcyjne w domenie ultradźwiękowej.

Najważniejsze zastosowania hydroakustyki:

  • Aby rozwiązać problemy wojskowe;
  • Nawigacja morska;
  • Komunikacja dźwiękowa;
  • Eksploracja wędkarska;
  • Badania oceanologiczne;
  • Obszary działalności na rzecz zagospodarowania zasobów dna oceanicznego;
  • Wykorzystanie akustyki na basenie (w domu lub w ośrodku treningu pływania synchronicznego)
  • Szkolenie zwierząt morskich.

Notatki

Literatura i źródła informacji

LITERATURA:

  • V.V. Szuleikin Fizyka morza. - Moskwa: „Nauka”, 1968. - 1090 s.
  • I.A. rumuński Podstawy hydroakustyki. - Moskwa: „Przemysł stoczniowy”, 1979 - 105 s.
  • Yu.A. Koriakin Systemy hydroakustyczne. - St. Petersburg: „Nauka Petersburga i potęga morska Rosji”, 2002. - 416 s.

Rosyjska hydroakustyka podwodna na przełomie XXI i XXI wieku

Hydroakustyka wojskowa to elitarna nauka, na której rozwój może sobie pozwolić tylko silne państwo

Niemiec ALEKSANDROW

Posiadając najwyższy potencjał naukowo-techniczny (firma zatrudnia 13 lekarzy i ponad 60 kandydatów na stanowiska naukowe), koncern rozwija następujące priorytetowe obszary krajowej hydroakustyki:

Wielofunkcyjne pasywne i aktywne kompleksy hydroakustyczne (GAS) oraz systemy (GAS) do oświetlania środowiska podwodnego w oceanie, m.in. dla łodzi podwodnych, okrętów nawodnych, samolotów, systemów wykrywania pływaków podwodnych;

Systemy z elastycznymi, przedłużanymi antenami holowanymi do pracy w szerokim zakresie częstotliwości dla okrętów nawodnych i podwodnych, a także stacjonarnych;

Aktywne, pasywne i aktywno-pasywne stacjonarne systemy hydroakustyczne do ochrony strefy szelfowej przed nieupoważnioną penetracją statków nawodnych i podwodnych;

Hydroakustyczne systemy nawigacji oraz poszukiwań i pomiarów”;

Przetworniki hydroakustyczne, anteny, układy anten fazowych o skomplikowanych kształtach, posiadające do kilku tysięcy kanałów odbiorczych;

Ekrany akustyczne i owiewki dźwiękoprzepuszczalne;

Systemy transmisji informacji kanałem hydroakustycznym;

adaptacyjne systemy przetwarzania informacji hydroakustycznej w złożonych środowiskach hydrologicznych, akustycznych i zakłócających sygnał;

Klasyfikatory celów na podstawie ich sygnatur i drobnej struktury pola dźwiękowego;

Mierniki prędkości dźwięku dla statków nawodnych i łodzi podwodnych.

Koncern składa się dziś z dziesięciu przedsiębiorstw zlokalizowanych w Petersburgu i obwodzie leningradzkim, Taganrogu, Wołgogradzie, Siewierodwińsku i Republice Karelii, w tym instytuty badawcze, fabryki do seryjnej produkcji sprzętu hydroakustycznego, wyspecjalizowane przedsiębiorstwa zajmujące się serwisem sprzętu na obiektach, i tereny doświadczalne. To pięć tysięcy wysoko wykwalifikowanych specjalistów – inżynierów, robotników, naukowców, z czego ponad 25% to ludzie młodzi.

Zespół firmy opracował niemal wszystkie produkowane masowo GAK pl (Rubin, Ocean, Rubicon, Skat, Skat-BDRM, Skat-3), szereg kompleksów i systemów hydroakustycznych dla okrętów nawodnych (Platina”, „Wielomian”, stacja wykrywanie pływaków podwodnych „Pallada”), systemy stacjonarne „Liman”, „Wołchow”, „Agam”, „Dniestr”.

Tworzone przez przedsiębiorstwo systemy hydroakustyczne dla łodzi podwodnych są unikalnymi środkami technicznymi, których stworzenie wymaga najwyższej wiedzy i dużego doświadczenia w hydroakustyce. Jak to ujął pewien dowcip, zadanie wykrycia łodzi podwodnej za pomocą celownika jest podobne pod względem złożoności do zadania wykrycia płomienia świecy w jasny, słoneczny dzień z odległości kilku kilometrów, a jednak w przypadku łodzi podwodnej znajdującej się pod wodą GAC jest praktycznie jedynym źródłem informacji o środowisku. Główne zadania rozwiązywane przez kompleks hydroakustyczny łodzi podwodnej to wykrywanie okrętów podwodnych, okrętów nawodnych, torped w trybie szumowego namierzania celów, automatyczne śledzenie celów, określanie ich współrzędnych, klasyfikacja celów, wykrywanie i namierzanie celów w trybie sonarowym, przechwytywanie sygnałów hydroakustycznych w szerokim zakresie częstotliwości, zapewnienie podwodnej łączności dźwiękowej na duże odległości, zapewnienie widoczności warunków w pobliżu i bezpieczeństwa żeglugi, oświetlanie warunków lodowych podczas żeglugi pod lodem, zapewnienie ochrony statku przed minami i torpedami, rozwiązywanie problemów nawigacyjnych – pomiarowe prędkość, głębokość itp. Oprócz tych zadań kompleks musi posiadać potężny zautomatyzowany system sterowania, system monitorowania własnego hałasu i musi stale wykonywać złożone obliczenia hydrologiczne, aby zapewnić funkcjonowanie wszystkich systemów i przewidzieć sytuację w obszarze łodzi podwodnej operacja. Kompleks posiada symulatory wszystkich systemów kompleksu hydroakustycznego, zapewniające szkolenia i szkolenia personelu.

Podstawą każdego kompleksu hydroakustycznego są anteny, fazowane dyskretne układy o złożonym kształcie, składające się z przetworników piezoceramicznych, które muszą zapewniać odbiór sygnałów ze środowiska wodnego na łodzi narażonej na ogromne obciążenia spowodowane ciśnieniem hydrostatycznym. Zadaniem SAC jest wykrycie tych sygnałów na tle własnego szumu, szumu przepływu, gdy łódź się porusza, szumu morza, obiektów zakłócających i wielu innych czynników maskujących użyteczny sygnał.

Nowoczesny GAK to złożony kompleks cyfrowy, który przetwarza ogromne strumienie informacji w czasie rzeczywistym (każda antena kompleksu składa się z tysięcy, a nawet dziesiątek tysięcy pojedynczych elementów, z których każdy musi być przetwarzany synchronicznie ze wszystkimi pozostałymi). Jego działanie jest możliwe jedynie przy wykorzystaniu najnowocześniejszych systemów wieloprocesorowych, które zapewniają jednoczesną, przestrzenną i wielopasmową częstotliwościowo, obserwację otaczających pól akustycznych.

Najważniejszym i najważniejszym elementem kompleksu są urządzenia do wyświetlania otrzymywanych informacji. Tworząc te urządzenia, rozwiązuje się nie tylko problemy naukowe i techniczne, ale także ergonomiczne i psychologiczne - nie wystarczy odebrać sygnał z otoczenia zewnętrznego, konieczne jest, aby operatorzy kompleksu (a jest to minimalna liczba ludzi) w każdym momencie mają pełne zrozumienie otaczającej sytuacji, kontroli i bezpieczeństwa statku oraz ruchu wielu celów na powierzchni, pod wodą i w powietrzu, które stanowią potencjalne zagrożenie lub zainteresowanie dla łodzi podwodnej. A programiści cały czas balansują na krawędzi problemu – z jednej strony, aby wyświetlić maksymalną ilość informacji przetwarzanych przez kompleks i potrzebnych operatorowi, z drugiej strony, aby nie naruszyć „reguły Millera”, która ogranicza ilość informacji, jaką dana osoba może przyswoić jednocześnie.

Ważną cechą systemów hydroakustycznych, zwłaszcza anten, są wymagania dotyczące ich wytrzymałości, trwałości i zdolności do pracy bez naprawy lub wymiany przez bardzo długi czas - w warunkach służby bojowej naprawa anteny hydroakustycznej jest zwykle niemożliwa.

Współczesnego SAC nie można uważać za samowystarczalny, zamknięty system, a jedynie jako element zintegrowanego systemu obserwacji okrętów podwodnych, odbierający i wykorzystujący na bieżąco aktualizowane a priori informacje o celach z nieakustycznych systemów detekcji, rozpoznania itp. oraz dostarczanie informacji o zmieniającej się sytuacji podwodnej do systemu, który analizuje sytuacje taktyczne i wydaje rekomendacje dotyczące zastosowania różnych trybów systemu ataku w danej sytuacji.

Rozwój systemów hydroakustycznych dla łodzi podwodnej to z jednej strony ciągła rywalizacja z twórcami potencjalnego wroga, ponieważ najważniejszym zadaniem SAC jest zapewnienie przynajmniej parytetu w sytuacji pojedynkowej (wróg słyszy i rozpoznaje cię , a ty jesteś w tej samej odległości) i konieczne jest, wszystkimi naszymi siłami i środkami, zwiększenie zasięgu SAC, głównie w trybie pasywnego namierzania kierunku szumu, który pozwala na wykrywanie celów bez demaskowania własnej lokalizacji, oraz natomiast ze stoczniowcami, projektantami łodzi podwodnych, ponieważ hałas łodzi podwodnych zmniejsza się z każdą nową generacją, z każdym nowym projektem, nawet z każdym nowym statkiem i trzeba wykryć sygnał o rząd wielkości niższy w poziomie niż otaczający szum morza. I oczywiste jest, że stworzenie nowoczesnego kompleksu hydroakustycznego dla okrętów podwodnych XXI wieku to wspólne dzieło konstruktorów kompleksu i konstruktorów łodzi, którzy wspólnie projektują i umieszczają na statku elementy systemu sonarowego w taki sposób, aby jego działanie w tych warunkach jest najbardziej efektywne.

Doświadczenia projektowe GAK pl dostępne w naszym instytucie pozwalają nam zidentyfikować główne obszary problemowe, z których możemy spodziewać się znaczącego wzrostu efektywności w najbliższej przyszłości.

1. HAK z anteną konforemną i osłoną konformalną

Redukcja hałasu łodzi podwodnej, związana z wysiłkami projektantów zmierzającymi do optymalizacji rozwiązań technicznych w zakresie konstrukcji kadłuba i mechanizmów, doprowadziła do zauważalnego zmniejszenia zasięgu sonaru na nowoczesnych łodziach podwodnych. Zwiększenie apertury tradycyjnych anten (sferycznych lub cylindrycznych) jest ograniczone geometrią dziobowego końca korpusu. Oczywistym rozwiązaniem w tej sytuacji było stworzenie anteny konforemnej (połączonej z konturami kwadratu), której całkowita powierzchnia, a co za tym idzie, potencjał energetyczny znacznie przewyższa podobne wskaźniki dla tradycyjnych anten. Pierwsze doświadczenia w tworzeniu takich anten okazały się całkiem udane.

Jeszcze bardziej obiecującym kierunkiem wydaje się tworzenie anten osłonowych konforemnych umiejscowionych wzdłuż boku placu. Długość takich anten może wynosić dziesiątki metrów, a powierzchnia może przekraczać sto metrów kwadratowych. Tworzenie takich systemów wiąże się z koniecznością rozwiązania szeregu problemów technicznych.

Antena z osłoną konformalną zlokalizowana jest w obszarze przeważającego wpływu fal niejednorodnych, spowodowanych zakłóceniami strukturalnymi, a także zakłóceniami pochodzenia hydrodynamicznego, w tym powstającymi na skutek wzbudzenia obudowy przez nadchodzący przepływ. Ekrany akustyczne, tradycyjnie stosowane w celu ograniczenia wpływu zakłóceń na antenę, nie są wystarczająco skuteczne w zakresie niskich częstotliwości anten pokładowych. Możliwe sposoby zapewnienia wydajnej pracy anten pokładowych, sądząc po zagranicznych doświadczeniach, to po pierwsze rozmieszczenie konstrukcyjne najbardziej hałaśliwych maszyn i mechanizmów okrętów podwodnych w taki sposób, aby ich wpływ na systemy pokładowe był minimalny, a po drugie zastosowanie metody algorytmiczne ograniczania wpływu zakłóceń strukturalnych na tor GAK (adaptacyjne metody kompensacji zakłóceń strukturalnych, w tym wykorzystanie czujników drgań zlokalizowanych w bliskiej odległości od anteny). Bardzo obiecujące wydaje się wykorzystanie tzw. metod przetwarzania informacji „wektorowo-fazowych”, które umożliwiają zwiększenie wydajności kompleksu poprzez łączne przetwarzanie pól ciśnienia i prędkości drgań. Innym sposobem ograniczenia wpływu zakłóceń hydrodynamicznych wpływających na skuteczność anten z osłoną konforemną jest zastosowanie konwerterów filmowych (płyt PVDF), które dzięki uśrednianiu na powierzchni 1,0x0,5 m mogą znacząco (sądząc z danych literaturowych - do 20 dB) zmniejszają wpływ zakłóceń hydrodynamicznych na przewód HAK.

2. Adaptacyjne algorytmy przetwarzania informacji hydroakustycznej zgodne ze środowiskiem propagacyjnym

„Adaptacja” jest tradycyjnie rozumiana jako zdolność systemu do zmiany swoich parametrów w zależności od zmieniających się warunków otoczenia, w celu utrzymania jego sprawności. W odniesieniu do algorytmów przetwarzania termin „adaptacja” oznacza koordynację (w przestrzeni i czasie) ścieżki przetwarzania z charakterystyką sygnałów i szumu. Algorytmy adaptacyjne są szeroko stosowane we współczesnych systemach, a o ich efektywności decydują głównie zasoby sprzętowe kompleksu. Nowsze są algorytmy uwzględniające czasowo-przestrzenną zmienność kanału propagacji sygnału. Zastosowanie takich algorytmów umożliwia jednoczesne rozwiązywanie problemów detekcji, wyznaczania celów i klasyfikacji, wykorzystując aprioryczną informację o kanale propagacji sygnału. Źródłem takich informacji mogą być adaptacyjne dynamiczne modele oceanologiczne, które z wystarczającą wiarygodnością przewidują rozkład temperatury, gęstości, zasolenia i niektórych innych parametrów środowiskowych na obszarze funkcjonowania pl. Takie modele istnieją i są szeroko stosowane za granicą. Zastosowanie dość wiarygodnych szacunków parametrów kanału propagacji pozwala, sądząc po szacunkach teoretycznych, znacznie zwiększyć dokładność wyznaczania współrzędnych celu.

3. Systemy akustyczne zlokalizowane na sterowanych bezzałogowych pojazdach podwodnych rozwiązujące problemy detekcji polistatycznej w trybie aktywnym oraz problem poszukiwania obiektów na mulistym dnie

Sam okręt podwodny to ogromna konstrukcja, długa na ponad sto metrów i nie wszystkie zadania, które należy rozwiązać, aby zapewnić sobie bezpieczeństwo, da się rozwiązać umieszczając na samym statku systemy hydroakustyczne. Jednym z takich zadań jest wykrywanie obiektów dennych i zamulonych, które stanowią zagrożenie dla statku. Aby zbadać obiekt, należy zbliżyć się do niego jak najbliżej, nie stwarzając zagrożenia dla własnego bezpieczeństwa. Jednym z możliwych sposobów rozwiązania tego problemu jest stworzenie sterowanego podwodnego pojazdu bezzałogowego umieszczonego na łodzi podwodnej, zdolnego do samodzielnego lub poprzez sterowanie za pomocą komunikacji przewodowej lub podwodnej zbliżenia się do interesującego obiektu i sklasyfikowania go, a w razie potrzeby zniszczenia. . W rzeczywistości zadanie jest podobne do stworzenia samego kompleksu hydroakustycznego, tyle że miniaturowego, z napędem akumulatorowym, umieszczonym na małym urządzeniu samobieżnym, zdolnym do wydokowania z łodzi podwodnej w zanurzeniu, a następnie zadokowania z powrotem , zapewniając jednocześnie stałą dwustronną komunikację. W USA tego typu urządzenia powstały i wchodzą na uzbrojenie okrętów podwodnych najnowszej generacji (typu Virginia).

4. Opracowanie i stworzenie nowych materiałów na przetworniki hydroakustyczne, charakteryzujących się niższą masą i kosztem

Przetworniki piezoceramiczne, z których składają się anteny okrętów podwodnych, to niezwykle złożone konstrukcje; piezoceramika sama w sobie jest bardzo delikatnym materiałem i wymaga znacznego wysiłku, aby była wytrzymała przy zachowaniu wydajności. Od dłuższego czasu trwają poszukiwania materiału, który miałby takie same właściwości przetwarzania energii drgań na energię elektryczną, ale był polimerem, trwałym, lekkim i zaawansowanym technologicznie.

Wysiłki technologiczne za granicą doprowadziły do ​​powstania folii polimerowych PVDF, które mają efekt piezoelektryczny i są wygodne w zastosowaniu do budowy anten osłonowych (umieszczanych na pokładzie łodzi). Problem leży przede wszystkim w technologii tworzenia grubych folii, które zapewniają wystarczającą wydajność anteny. Jeszcze bardziej obiecujący wydaje się pomysł stworzenia materiału mającego z jednej strony właściwości piezoceramiki, a z drugiej strony ekran ochronny, który tłumi (lub rozprasza) sygnały sonarów wroga i redukuje hałas własny statku . Taki materiał (kauczuk piezoelektryczny) nałożony na kadłub łodzi podwodnej faktycznie czyni cały kadłub statku anteną hydroakustyczną, zapewniając znaczny wzrost efektywności środków hydroakustycznych. Z analizy publikacji zagranicznych wynika, że ​​w USA takie rozwiązania weszły już w fazę prototypu, podczas gdy w naszym kraju w ostatnich dziesięcioleciach nie nastąpił żaden postęp w tym kierunku.

5. Klasyfikacja celów

Zadanie klasyfikacyjne w hydroakustyce jest złożonym problemem związanym z koniecznością określenia klasy celu na podstawie informacji uzyskanych w trybie namierzania kierunku hałasu (w mniejszym stopniu na podstawie danych z trybu aktywnego). Na pierwszy rzut oka problem można łatwo rozwiązać – wystarczy zarejestrować widmo zaszumionego obiektu, porównać je z bazą danych i uzyskać odpowiedź – co to za obiekt, łącznie z nazwiskiem dowódcy. W rzeczywistości widmo celu zależy od prędkości celu, kąta celu, widmo obserwowane przez system sonarowy zawiera zniekształcenia spowodowane przejściem sygnału przez losowo niejednorodny kanał propagacji (środowisko wodne) oraz dlatego zależy od odległości, pogody, obszaru działania i wielu innych powodów, co sprawia, że ​​problem rozpoznawania widma jest praktycznie nierozwiązywalny. Dlatego w klasyfikacji krajowej stosuje się inne podejścia związane z analizą charakterystycznych cech charakterystycznych dla określonej klasy celów. Kolejnym problemem wymagającym poważnych badań naukowych, ale pilnie koniecznym, jest klasyfikacja obiektów dennych i zamulonych związana z rozpoznawaniem min. Wiadomo i potwierdzono eksperymentalnie, że delfiny dość pewnie rozpoznają wypełnione powietrzem i wodą przedmioty wykonane z metalu, plastiku i drewna. Zadaniem badaczy jest opracowanie metod i algorytmów realizujących tę samą kolejność działań, jaką wykonuje delfin rozwiązując podobny problem.

6. Zadanie samoobrony

Samoobrona to złożone zadanie zapewnienia bezpieczeństwa statku (w tym ochrony przeciwtorpedowej), obejmujące wykrywanie, klasyfikację, wyznaczanie celów, wydawanie wstępnych danych o użyciu broni i (lub) technicznych środkach zaradczych. Specyfiką tego zadania jest zintegrowane wykorzystanie danych z różnych podsystemów SAC, identyfikacja danych pochodzących z różnych źródeł oraz zapewnienie interakcji informacyjnej z innymi systemami statku zapewniającymi użycie broni.

Powyższe to tylko niewielka część obiecujących obszarów badań, które należy kontynuować, aby zwiększyć skuteczność powstającej broni hydroakustycznej. Jednak od pomysłu do produktu droga jest długa, wymagająca zaawansowanych technologii, nowoczesnej bazy badawczo-eksperymentalnej, rozwiniętej infrastruktury do produkcji niezbędnych materiałów na przetworniki i anteny hydroakustyczne itp. Należy zaznaczyć, że ostatnie lata charakteryzowały się dla naszego przedsiębiorstwa poważnym ponownym wyposażeniem technicznym bazy produkcyjnej i badawczej, co stało się możliwe dzięki finansowaniu w ramach szeregu federalnych programów celowych, zarówno cywilnych, jak i specjalnego przeznaczenia, prowadzone przez Ministerstwo Przemysłu i Handlu Federacji Rosyjskiej. Dzięki temu wsparciu finansowemu w ciągu ostatnich pięciu lat udało się całkowicie wyremontować i znacząco zmodernizować największy w Europie hydroakustyczny basen doświadczalny, zlokalizowany na terenie Koncernu OJSC Okeanpribor oraz radykalnie zaktualizować moce produkcyjne zakładów seryjnych wchodzących w skład koncern, dzięki któremu fabryka Taganrog Priboy stała się najnowocześniejszym przedsiębiorstwem produkującym instrumenty na południu Rosji. Tworzymy nowe obiekty produkcyjne – piezomateriały, płytki drukowane, a w przyszłości – budowę nowych powierzchni produkcyjno-naukowych, stanowisk do ustawiania i przekazywania sprzętu. Za 2–3 lata możliwości produkcyjne i naukowe przedsiębiorstwa, wsparte „bankiem danych” nowych pomysłów i rozwiązań, pozwolą na rozpoczęcie tworzenia tak niezbędnej dla Marynarki Wojennej broni hydroakustycznej piątej generacji.