Гидролокатор с буксируемой антенной решеткой
Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлено из Acoustic array )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Гидролокатор с буксируемой антенной решеткой DUBV 43C La Motte-Picquet (D 645) .

Буксируемый гидролокатор массив представляет собой систему гидрофонов буксируется подводной лодки или надводного корабля на кабеле. [1] Проведение гидрофонов за судном по кабелю длиной несколько километров удерживает датчики массива вдали от источников шума судна, что значительно улучшает его отношение сигнал / шум и, следовательно, эффективность обнаружения и отслеживания слабых сигналов. контакты, такие как тихие подводные угрозы с низким уровнем шума или сейсмические сигналы. [2]

Буксируемый комплекс обеспечивает превосходное разрешение и дальность действия по сравнению с гидролокатором, установленным на корпусе. Он также закрывает перегородки , слепое пятно гидролокатора, установленного на корпусе. Однако эффективное использование системы ограничивает скорость судна, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы защитить кабель от повреждений.

История

Во время Первой мировой войны Харви Хейс, физик ВМС США, разработал буксируемую группу гидролокаторов, известную как «Электрический угорь». Эта система считается первой буксируемой гидроакустической системой. Он использовал два кабеля, к каждому из которых было подключено по дюжине гидрофонов. После войны проект был прекращен. [2]

ВМС США возобновили разработку технологии буксируемой группы в 1960-х годах в ответ на разработку Советским Союзом атомных подводных лодок. [2]

Текущее использование буксируемых массивов

На надводных кораблях кабели буксируемой группы обычно хранятся в барабанах, а при использовании наматываются за судном. Подводные лодки ВМС США обычно хранят буксируемые группы внутри внешней трубы, установленной вдоль корпуса судна, с отверстием на правом хвосте. [2] Также имеется оборудование, расположенное в балластной цистерне (зона свободного затопления), а шкаф, используемый для управления системой, находится внутри подводной лодки. [3]

Гидрофоны в буксируемой системе антенных решеток размещаются на определенных расстояниях вдоль кабеля, при этом концевые элементы достаточно далеко друг от друга, чтобы получить базовую возможность триангуляции на источнике звука. Кроме того , различные элементы расположены под углом вверх или вниз [ править ] , [4] давая возможность триангуляции , по оценкам , вертикальную глубины цели. В качестве альтернативы используются три или более массивов для помощи в обнаружении глубины.

На первых нескольких сотнях метров от гребного винта корабля обычно нет гидрофонов, потому что их эффективность снижается из-за шума ( кавитация и шумы обтекания корпуса), вибрации и турбулентности, создаваемых двигательной установкой, что повторяет те же проблемы, что и на кораблях. массивы. Сенсорные системы с буксируемой антенной системой наблюдения, используемые на надводных кораблях, имеют гидролокатор, установленный на кабеле, который тянет за собой дистанционно управляемое транспортное средство (ROV) с регулируемой глубиной . Другой утяжеленный кабель может тянуться от разъема ROV, опуская буксируемую группу на меньшую глубину. Длинные сейсмические косы имеют промежуточные параваны по длине, которые можно использовать для регулировки глубины решетки в реальном времени.

Изменение глубины ROV позволяет развернуть буксируемую группу в различных тепловых слоях , давая кораблю надводной противолодочной войны (ASW) обзор над и под слоем. Это компенсирует перепады плотности и температуры, которые проводят звук выше или ниже теплового слоя за счет отражения. Опуская «хвост» массива ниже слоя, наземная противолодочная платформа может лучше обнаруживать тихий подводный контакт, скрывающийся в холодной воде под теплым верхним слоем. Подводная лодка может аналогичным образом контролировать надводных бойцов, плавая хвостом своей группы над тепловым слоем, скрываясь внизу.

В нерабочем состоянии буксируемый массив Akula хранится в контейнере в форме капли, установленном на верхней части вертикального ребра.

Гидрофоны массив может быть использован для обнаружения источников звука, но реальное значение массива является то , что обработка сигнала методика формирования луча и Фурье - анализа может быть использован не только для вычисления расстояния и направления источника звука, но и определить тип корабля по отличительной акустической сигнатуре шума его механизмов. Для этого необходимо знать относительное положение гидрофонов, обычно это возможно только тогда, когда кабель проложен по прямой линии (стабильно), или когда система самоопределения (см. Тензодатчики ), GPS или другие методы, встроенные в кабель. , и сообщая об относительном положении элементов гидрофона, используется для отслеживания формы решетки и корректировки кривизны.

Использование в геофизике

Системы буксируемой группы также используются в нефтегазовой промышленности для сейсморазведки геологических формаций под морским дном. [5] Используемые системы аналогичны по концепции военно-морским, но, как правило, длиннее и с большим количеством кос в одном ряду (в некоторых случаях 6 или больше). Типичное расстояние между гидрофонами вдоль каждой косы составляет порядка двух метров, а длина каждой косы может достигать 10 км. Иногда косы запускаются на разной высоте, чтобы получить так называемый трехмерный массив.

Ограничения

Эффективное использование буксируемой системы массива требует, чтобы судно сохраняло прямой горизонтальный курс в течение интервала сбора данных. Маневрирование или изменение курса нарушает массив и прерывает поток дискретизированных данных. Эти периоды нестабильности тщательно проверяются во время ходовых испытаний и известны офицерам экипажа и зачисленным специалистам по гидролокаторам. Современные системы осуществляют компенсацию, постоянно самостоятельно измеряя относительные положения массива, элемента к элементу, сообщая данные, которые могут быть автоматически исправлены на кривизну с помощью компьютеров в рамках математической обработки формирования луча.

Корабль также должен ограничивать свою общую максимальную скорость, пока буксируемый массив развернут. Гидродинамическое сопротивление увеличивается пропорционально скорости и может порвать трос или повредить его швартовное оборудование. Кроме того, может потребоваться установить минимальную скорость в зависимости от плавучести буксируемой группы. Массив также может быть поврежден при контакте с морским дном или если судно работает на кормовом двигателе , или даже может быть повреждено, если он изгибается слишком сильно.

Большой вихревой разрыв

Когда F-шум вызывает проблемы вокруг буксируемой акустической системы, может быть задействовано большое устройство для разрушения вихрей или устройство LEBU, чтобы уменьшить нарушение. [6] [7] [ круговая ссылка ] LEBU включает в себя два идентичных периферийных аэродинамических профиля и два плоских фланца. Фланцы прикрепляют устройство к муфте на буксируемой акустической решетке. [6] Это полезно при использовании сонара или эхолота .

Смотрите также

  • Синтез апертуры
  • Фазированная антенная решетка
  • БПФ
  • Анализатор спектра
  • Эхолот с синтетической апертурой
  • Буксируемый локатор пингера

использованная литература

  1. ^ Петр Tichavský и Kainam Томас Вонг (январь 2004). "Квазибайесовские границы Крамера – Рао на основе квазижидкостной механики для определения направления деформированного буксируемого массива" (PDF) . IEEE СДЕЛКИ ПО ОБРАБОТКЕ СИГНАЛОВ . 52 (1-е изд.). п. 36.
  2. ^ a b c d Карло Копп (декабрь 2009 г.). «Идентификация под водой с помощью гидролокатора с буксируемой антенной решеткой» (PDF) . Защита сегодня . С. 32–33.
  3. ^ Дела, эта история была написана Шелби Уэст, MARMC Public. «Инженеры MARMC проводят обучение по буксируемой системе управления NUWC Newport OA-9070E» . www.navy.mil . Проверено 9 февраля 2020 .
  4. ^ Томас Фолегот, Джованна Мартинелли, Пьеро Геррини, Дж. Марк Стивенсон (2008). «Активная акустическая растяжка для одновременного обнаружения и локализации нескольких подводных злоумышленников». Журнал акустического общества Америки .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Qihu Li (2012). Продвинутые темы науки и техники в Китае: Дизайн цифровых сонаров в подводной акустике: принципы и применение . Издательство Чжэцзянского университета. п. 524. ISBN 978-7-308-07988-4.
  6. ^ a b «Устройство для разрушения больших вихрей для буксируемых массивов» . Проверено 10 декабря 2008 .
  7. ^ "Большое устройство разрушения вихрей для буксируемых массивов - Обзор патента 5020033" . WikiPatents. Архивировано из оригинала на 2004-07-29 . Проверено 28 декабря 2008 .

внешние ссылки

  • Буксируемые системы гидрофонов (OSC)
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Towed_array_sonar&oldid=1031870437 »
Contribute a better translation