Гидроакустические комплексы пл в противолодочной борьбе. Военно-морской флот закупит гидроакустические комплексы семейства «Кряква Особенности распространения акустических волн в воде

В обозримом будущем подводные лодки и противолодочные самолеты российского военно-морского флота должны будут получить гидроакустические системы нового типа. Согласно последним сообщениям, до конца десятилетия военное ведомство намерено приобрести большое число средств слежения за подводной обстановкой. Подобные закупки позволят оснастить современными средствами обнаружения множество строящихся или модернизируемых подлодок, самолетов и т.д.

В конце марта на официальном сайте госзакупок министерством обороны был размещен новый заказ, касающийся дальнейшего развития материальной части ВМФ. Согласно опубликованной информации о тендере, министерство планирует закупить 55 гидроакустических комплексов (ГАК) семейства МГК-335ЭМ-03 «Кряква» в разных модификациях. На закупку всех требуемых изделий военное ведомство собирается потратить не более 194,6 млн рублей – в среднем свыше 5,3 миллиона за комплекс. Первые комплексы в рамках будущего заказа должны быть поставлены уже в этом году. Завершение поставок запланировано на 2019-й.

Общая схема комплекса МГК-335ЭМ-05

Согласно опубликованным данным, вооруженные силы намерены закупать комплексы «Кряква» трех модификаций, что позволит оснастить ими подводные лодки, противолодочные самолеты и стационарные системы. Для подводных сил закупается 16 комплексов «Кряква-А». Такое же число систем должна получить морская авиация. 23 комплекта версии «Кряква-В» будет приобретено для станций гидроакустической разведки.

Заявки на тендер принимаются до 17 апреля. Вскоре после этого будет подписан контракт на поставку требуемых изделий, после чего стартует их производство. Как уже упоминалось, военное ведомство желает получить первые гидроакустические комплексы требуемых типов уже в этом году.

По имеющимся данным, гидроакустический комплекс МГК-335ЭМ-03 «Кряква» был создан концерном «Океанприбор» (г. Санкт-Петербург). Этот комплекс предназначен для установки на кораблях малого и среднего водоизмещения. Имеется возможность монтажа всей необходимой аппаратуры как в ходе строительства кораблей, так и во время ремонта и модернизации. В последнем случае система «Кряква» является заменой для более старого комплекса МГК-355МС. По имеющимся данным, на базе корабельного комплекса были созданы новые модификации, предназначенные для эксплуатации на других носителях. Как следствие, ГАК семейства «Кряква» могут также использоваться подводными лодками, самолетами и стационарными системами разведки.

Вне зависимости от носителя комплексы имеют схожие задачи и максимально унифицированы. Главной их задачей является поиск подводных лодок. Обнаружение целей производится в активном режиме при помощи эхолокации либо в пассивном – в таком случае отслеживаются собственные шумы целей. Кроме того, предусмотрена возможность обнаружения сигналов других комплексов, работающих в активном режиме. Также автоматика «Кряквы» способна самостоятельно сопровождать найденную цель и выдавать данные целеуказания на прибор управления стрельбой противолодочной обороны носителя. Имеется возможность автоматизированной классификации обнаруженного объекта. Комплексы МГК-335ЭМ-03 «Кряква» имеют функцию гидроакустической связи на низких и высоких частотах. Также предусматривается использование кодовой связи и опознавания.

Архитектура ГАК МГК-335ЭМ-03

С целью повышения эксплуатационных характеристик комплексы имеют ряд важных особенностей и функций. При работе гидроакустического комплекса осуществляется автоматический контроль уровня акустических помех. Также автоматика способна прогнозировать ожидаемую дальность действия системы в зависимости от текущих условий. Имеются автоматизированные средства контроля за работой всех компонентов комплекса и отслеживания их состояния. Автоматика самостоятельно отслеживает работу агрегатов и производит диагностику. В случае обнаружения неполадок в автоматическом режиме осуществляется их локализация. Имеется функция обучения операторов, в ходе которого используются имитированные цели.

В базовой конфигурации, предназначенной для установки на надводные корабли, ГАК МГК-335ЭМ-03 «Кряква» имеет в своем составе несколько основных приборов, решающих различные задачи. Главным и единственным средством наблюдения и обнаружения целей в этом случае является подкильная активно-пассивная антенна. Она выполнена в виде цилиндрического корпуса, оснащенного большим количеством чувствительных элементов. Для сохранения требуемого положения антенны во время работы используется специальная подвесная система с приборами стабилизации. Антенна имеет высоту 1 м и диаметр 1 м. По окружности цилиндра располагаются 36 столбов с 12 элементами на каждом.

Также на борту корабля-носителя должны монтироваться генераторное устройство, приемно-усилительное и согласующее устройство, а также приборы цифровой обработки сигналов и контроля и управления стабилизацией. Все эти элементы комплекса соединены между собой. Подача электроэнергии ко всем компонентам комплекса осуществляется при помощи отдельного прибора энергоснабжения, соединенного с общекорабельными электрическими системами.

На рабочем месте оператора комплекса предлагается монтировать пульт со всеми необходимыми органами управления. Данные о подводной обстановке, обнаруженных целях и работе гидроакустических средств выводятся на два цветных монитора. Основными органами управления являются клавиатура и трекбол, размещенные на передней консоли. Часть кнопок и переключателей помещается рядом с мониторами. Разработчиком системы «Кряква» также предлагается использование выносного индикатора. На некотором отдалении от основного пульта может устанавливаться дополнительный монитор, выводящий информацию о текущей обстановке.

Подкильная антенна "Кряквы"

По имеющимся данным, в семейство «Кряква» входят гидроакустические комплексы нескольких моделей, отличающиеся друг от друга составом специального оборудования, в первую очередь антенн и иных средств обнаружения. Так, в проекте МГК-335ЭМ-01 подкильная антенна дополняется буксируемой гибкой протяженной антенной. Комплекс МГК-335ЭМ-02 имеет в своем составе буксируемую излучающую и гибкую протяженную антенну. Изделие МГК-335ЭМ-04 отличается расширенным диапазоном частот при работе в активном режиме, что позволяет производить обнаружение торпед, а «Кряква» версии МГК-335ЭМ-05 имеет опускные приемную и излучающую антенны.

Согласно официальным данным концерна «Океанприбор», ГАК МГК-335ЭМ-03 «Кряква» способна производить обнаружение подводной лодки с эквивалентным радиусом Rэ=10 м на дистанциях до 10-12 км. Координаты цели определяются с точностью до 30’ по пеленгу. Точность по дальности достигает 1% от шкалы дистанции. На режиме пеленгования шумов комплекс способен улавливать звуки с частотой от 1,5 до 7 кГц. После обнаружения цели и взятия ее на сопровождение точность определения пеленга составляет 30’. Режим обнаружения гидроакустических сигналов, подразумевающий обнаружение работающих в активном режиме чужих ГАК, позволяет контролировать диапазон частот 1,5-7 кГц. Пеленг на источник обнаруженного сигнала определяется с точностью до 10°.

Анализируя характер принятых отраженных или перехваченных сигналов, комплекс МГК-335ЭМ-03 способен определять принадлежность обнаруженного объекта к тому или иному классу техники. При некоторой помощи оператора гидроакустический комплекс способен отличить подводную лодку от торпеды. При этом имеется возможность одновременной выдачи целеуказания системам противолодочного вооружения.

Комплекс «Кряква» отличается достаточно высокими характеристиками гидроакустической связи, а также имеет некоторые специальные возможности. Низкочастотная или высокочастотная связь осуществляются на дальностях до 20 км. Кодовая связь, опознавание обнаруженного объекта или изменение дистанции до него может выполняться на расстояниях до 30 км. При помощи ГАК МГК-335ЭМ-03 экипаж корабля носителя может поддерживать телефонную связь как с российскими подлодками, так и с кораблями, использующими диапазон частот NATO.

Пульт управления комплексом

Согласно последним , в 2017-19 годах военно-морской флот должен будет получить 55 комплектов ГАК семейства МГК-335ЭМ-03 «Кряква» в разных конфигурациях, предназначенных для монтажа на носителях различных классов. Большую часть этой аппаратуры планируется установить на станциях гидроакустической разведки, тогда как прочие комплексы будут использоваться подводными лодками и самолетами. Точные сведения о будущих носителях заказываемых комплексов, по понятным причинам, на данный момент отсутствуют. Пока остается только строить прогнозы и пытаться предугадать, какая именно техника будет оснащаться такой аппаратурой.

В случае с противолодочной авиацией возможными носителями комплексов нового типа могут считаться самолеты Ил-38 и Ту-142 последних модификаций. Сейчас эта техника проходит ремонт и модернизацию, в ходе которых получает различное новое оборудование. В очередном проекте обновления техники могут использоваться и новейшие гидроакустические системы.

Будут закуплены 16 комплексов в конфигурации для подводных лодок. Вероятно, эта аппаратура будет применяться при будущем ремонте существующих кораблей сравнительно старых проектов. Учитывая возраст и оснащение состоящих на вооружении подводных лодок, можно предполагать, что потенциальными носителями систем «Кряква» могут стать любые отечественные атомные и дизель-электрические субмарины всех существующих проектов. Далеко не все корабли российских подводных сил оснащены современными средствами наблюдения за подводной обстановкой, из-за чего нуждаются в новых подобных изделиях. По мере прохождения ремонта они смогут получать новые приборы с повышенными характеристиками.

Любопытно, что в условиях текущего тендера отсутствует пункт о закупке гидроакустических комплексов, предназначенных для монтажа на надводных кораблях. Изделие МГК-335ЭМ-03 изначально разрабатывалось именно в качестве корабельного средства наблюдения и только потом получило развитие, в результате которого смогло устанавливаться на иные носители. По неким не совсем понятным причинам в ближайших планах военного ведомства закупка корабельных ГАК «Кряква» отсутствует.

Схема корабельного комплекса МГК-335ЭМ-05 с дополнительной опускной антенной

Как сообщают отечественные средства массовой информации, уже известно, куда отправятся закупаемые гидроакустические комплексы. Полученную продукцию министерство обороны распределит между несколькими соединениями военно-морского флота и морской авиации, ответственными за осуществление противолодочной обороны. Аппаратура поедет в Кронштадт, Североморск и Новороссийск, а также на некоторые базы Приморского края. Иные подробности будущей эксплуатации перспективных систем пока не сообщаются.

Из имеющихся данных следует, что оснащение подлодок, самолетов и стационарных гидроакустических систем новыми комплексами семейства МГК-335ЭМ-03 «Кряква» будет иметь положительные последствия для всей противолодочной обороны флота в целом. В ходе строительства или модернизации подлодки, самолеты и т.д. получат современную аппаратуру для слежения за подводными объектами, что соответствующим образом скажется на эффективности их работы. Как следствие, заметно вырастут дальности и вероятности обнаружения потенциально опасных объектов.

Кроме основных задач, связанных с обнаружением и сопровождением различных объектов, новые ГАК могут использоваться для опознавания найденных целей, выдачи целеуказания системам управления и т.д. Также предусматривается учебный режим, облегчающий подготовку операторов-гидроакустиков.

По официальным данным, в середине апреля военное ведомство завершит прием заявок на недавно начатый тендер и приступит к выбору поставщика требуемой аппаратуры. Вскоре должен появиться договор на поставку, после чего начнется серийный выпуск ГАК требуемых модификаций. Первые образцы такого оборудования планируется получить уже в текущем году, последние – не позже конца 2019-го. Очевидно, поставки таких изделий будут проводиться одновременно со строительством/модернизацией их носителей. Это означает, что не позже начала следующего десятилетия отечественная противолодочная оборона получит новое оборудование, а вместе с ним и новые возможности. Все это положительным образом скажется на потенциале военно-морского флота в целом.

По материалам сайтов:
http://zakupki.gov.ru/
http://i-mash.ru/
http://oceanpribor.ru/
http://armsdata.net/
http://flot.com/

Принципы построения активных гидроакустических комплексов и систем Тема: Вопросы: 1) Принципы построения активных ГАС 2) Принципы построения ГАС связи и опознавания 3) Принципы построения ГАС миноискания Учебная цель: 1. Изучить принципы построения активных ГАС 2. Изучить принципы работы по структурным схемам активных ГАС II. Воспитательная цель 1. Активизация познавательной деятельности курсантов. 2. Формирование у курсантов командно-методических навыков (КМН) и навыков воспитательной работы (НВР). 1

Литература: 1. Государственные стандарты СССР и РФ. ГОСТ 2. Единая система конструкторской документации (ЕСКД) 3. Ю. А. Корякин, С. А. Смирнов, Г. В. Яковлев. Корабельная гидроакустическая техника: состояние и актуальные проблемы. – СПб. : Наука, 2004. – 410 с. 177 ил. 4. И. В. Соловьев, Г. Н. Корольков, А. А. Бараненко и др. Морская радиоэлектроника: Справочник. – СПб. : Политехника, 2003. – 246 с. : ил. 5. Г. И. Казанцев, Г. Г. Котов, В. Б. Локшин и др. Учебник гидроакустика. – М. : Воен. издат. 1993. 230 с. ил. 2

В зависимости от способа получения гидроакустической информации (по способу использования энергии) гидроакустические системы делят на Активные гидроакустические системы а) Пассивные гидроакустические системы Активная гидроакустическая система (средство) – устройство, которое формирует и излучает гидроакустические сигналы в водной среде и на границах ее раздела, принимает отраженные или излученные сигналы от подводных и надводных объектов. Равнозначные термины активной гидроакустической системы – активная гидролокации, эхопеленгование, эхо-локация или просто гидролокация).

Активная гидролокация – способ обнаружения и определения свойств подводных объектов, основанный на излучении гидроакустических сигналов в водную среду, а также приеме и обработке эхо-сигналов, которые возникают в результате отражения (или рассеяния) акустических волн от подводных объектов. Гидроакустические средства (системы), обеспечивающие активную гидролокацию, называются гидролокаторами, гидролокационными станциями (ГЛС), или трактами гидролокации (ГЛ), трактами эхопеленгования (ЭП) и измерения дистанции (ИД) для ГАК. Обычно под ГЛС понимают системы, предназначенные для обнаружения и измерения дистанции до ПЛ и других важных подводных объектов

Схема, отражающая принцип обнаружения и определения дистанции до цели Приём отраженного г/а сигнала Излучение г/а сигнала Д=сt/2 Отражение г/а сигнала

г Передающий тракт (Генераторное устройство) а д Импульс запуска Системы отображения информации Системы синхронизации Импульс запуска б в Система электропитания а б в г д е Устройство формирования характеристики направленности антенны Приёмный тракт (Приёмное устройство) е Дистанция Д = (с·t)/2 Приём Излучение Акустическая антенна

Акустическая антенна (АА) предназначена для преобразования электрической энергии в акустическую и обратно. Входные устройства служат для предварительного усиления принятых сигналов, а также для коммутации акустической антенны с генераторным и приемным устройствами. Генераторное устройство формирует импульсы излучения с заданными параметрами. Приемные каналы тракта обнаружения решают задачи обнаружения подводных объектов и грубого определения их координат. Каналы уточнения координат предназначены для точного определения координат подводных объектов с последующей выдачей их в системы управления оружием.

Системы полуавтоматического сопровождения целей позволяют осуществлять сопровождение целей в полуавтоматическом режиме с автоматическим съемом текущих координат. Канал прослушивания дает возможность прослушивать принятые сигналы на слух для классификации гидроакустического контакта с целью. Система индикации является выходным устройством и необходима для наглядного отображения полученной информации и съема данных о цели. Система управления и синхронизации является связующим звеном между всеми устройствами и системами ГЛС.

Встроенное учебно-тренировочное устройство (ВУТУ) предназначено для отработки операторских навыков по имитируемой цели, а также умения по управлению ГЛС в различных режимах. Встроенная система автоматического контроля (ВСАК) позволяет контролировать основные технические параметры ГЛС, выявлять ее неисправности. ГЛС включаются в работу путем подачи питающих напряжений на все устройства, для этого в станции имеется распределительный щит, на который выведены органы управления системой электропитания

По способу обзора акватории кругового обзора (КО) 360 секторного обзора (СО) 25 0 шагового обзора (ШО) 0 360 секторношагового обзора (СШО) 0 120 А АА А 0 А А 120 0 120 А А 120 0 0

Рис. 4. Вид индикатора со спиральной разверткой Рис. 9. Вид отметок от целей на индикаторе со строчной разверткой Рис. 5. Вид индикатора со строчной разверткой Рис. 10. Вид индикатора со шкалами пеленга и дистанции

где r – расстояние от антенны ГАС до цели; Wа – акустическая мощность излучения, Вт; kи = kизл – коэффициент осевой концентрации антенны в режиме излучения. Rэ = Rсф - эквивалентным радиусом цели или радиус эквивалентной сферы β – коэффициент пространственного затухания, д. Б/км. В терминах давления Ргас на расстоянии 1 метр от антенны выражение можно записать как: (1)

Определим уровень эхо-сигнала от цели относительно нулевого уровня Р 0, воспользовавшись соотношением (1) и прологарифмируем его десятичным алгоритмом: Введем обозначения: - уровень эхосигнала в точке расположения антенны ГАС, в д. Б; - уровень излучения, в д. Б; - это величина, выраженная в д. Б и характеризующая отражательную способность объекта.

ПР – стандартные потери при распространении, в д. Б, учитывающие ослабление сигнала при его распространении от антенны ГАС до цели и обратно с учетом сферического закона распространения. С учетом введенных обозначений выражение примет вид: NГАС = УИ + CЦ – 2 ПР (2) Формула (2) служит для оценки уровня эхо-сигнала от цели в точке приема в однородной безграничной среде без учета помех.

Учитывая обработку полезного сигнала Ргас = Рc и помехи Рп в ГАС, и учитывая коэффициент распознавания δ, можно записать следующее выражение Ргас = Рc = δ Рп Уравнение энергетической дальности режима ГЛ (ЭП): = где k – коэффициент осевой концентрации антенны; Δf – полоса частот (диапазон) приемного тракта ГАС, Гц; f 0 – средняя частота диапазона, к. Гц; β = 0, 036 f 03/2[к. Гц] – коэффициент пространственного затухания, д. Б/км.

ГАС ПО ПН Антенна ГАС УИ ПР СЦ УП Цель ПР Д Уравнение дальности режима ГЛ (ЭП) в символьном виде, можно записать (с учетом знака «-») как: ЭП = -(УИ + СЦ – УП - ПО + ПН) = 2 ПР ЭП = УП (уровень помех) =

ПО (порог обнаружения) = ПН (показатель направленности) = К активным ГАС относятся: - ГАС измерения дистанции - ГАС связи - ГАС опознавания - ГАС миноискания - ГАС обнаружения торпед - ГАС обнаружения подводных пловцов и противодиверсионные ГАС - ГАС освещения ледовой обстановки и обнаружения разводий - Гидроакустические лаги - ГАС бокового обзора

Гидроакустическое вооружение НК состоит из: ØГАК МГК-335 «Платина» - гидроакустический комплекс обнаружения, целеуказания и связи; ØГАК МГК-345 «Бронза» - гидроакустический комплекс обнаружения, целеуказания и связи; ØГАК МГК-355 «Полином» - гидроакустическое комплекс обнаружения ПЛ и выдачи целеуказания противолодочному оружию; ØГАС МГ-332 «Аргунь» , ГАС МГ-332 Т «Аргунь-Т» - гидроакустическая станция обнаружения и целеуказания для противолодочных кораблей; ØГАС МГ-329 «Ока» , ГАС МГ-329 М «Ока-М» - опускаемая гидроакустическая станция; ØГАС МГ-339 «Шелонь» или ГАС МГ-339 Т «Шелонь-Т» - Гидроакустическая станция обнаружения, определения координат, связи и опознавания;

ØГАС МГ-79 или ГАС МГ-89 «Серна» - гидроакустическая станция обнаружения якорных и донных мин; ØГАС МГ-7 «Браслет» и ГАС МГ-737 «Амулет-3» - гидроакустическая станция обнаружения подводных диверсионных сил и средств; ØГАС МГ-26 «Хоста» или ГАС МГ-45 «Нарды» - аппаратура гидроакустической связи и опознавания. ØГАС КМГ-12 «Кассандра» - аппаратура классификации целей для гидроакустических станций надводных кораблей при их работе в активном режиме. ØГАС МГ-409 С – система пассивного обнаружения гидроакустических буёв. ØГАС «Алтын» - аппаратура измерения вертикального распределения скорости звука в воде с надводного корабля; ØГАС МИ-110 КМ – аппаратура обнаружения кильватерного следа апл.

Рис. 1. Ракетный крейсер проекта 1164 На вооружении проекта 1164 гидроакустическое вооружение: q ГАК МГК-335 «Платина» ; q ГАС МГ-7 «Браслет» - 2 комплекта; q ГАС МГ-737 «Амулет-3» ; q ГАС КМГ-12 «Кассандра» . находится следующее

Рис. 2. Большой противолодочный корабль проекта 1155 (1155. 1) На вооружении проекта 1155 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАК МГК-335 «Платина» ; ГАС МГ-7 «Браслет» - 2 комплекта; ГАС «Алтын» ; ГАС МИ-110 КМ. На вооружении проекта 1155. 1 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАК МГК-355 «Полином» ; ГАС МГ-7 «Браслет» - 2 комплекта; ГАС «Алтын» ; ГАС МИ-110 КМ.

Рис. 3. Корабль проекта 956. Класс: ракетно-артиллерийский корабль, подкласс: эскадренный миноносец. 1 ранга На вооружении проекта 956 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАК МГК-355 «Полином» ; ГАС МГ-7 «Браслет» - 2 комплекта; ГАС КМГ-12 «Кассандра» .

Рис. 4. Ракетный катер проекта 1241. 2 На вооружении проекта 1241. 2 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАК МГК-345 «Бронза» ; ГАС МГ-45 «Нарды» ;

Рис. 5. Торпедный катер проекта 1241 На вооружении проекта 1241 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАК МГК-345 «Бронза» ; ГАС МГ-45 «Нарды» ;

Рис. 6. Малый противолодочный корабль проекта 1124 На вооружении проекта 1124 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАС МГ-339 «Шелонь» или ГАС МГ-339 Т «Шелонь-Т» ; Некоторые проекты вооружаются ГАК МГК-335 «Платина» ; ГАС МГ-322 «Аргунь» или ГАС МГ-322 Т «Аргунь-Т» ; ГАС МГ-329 «Ока» или ГАС МГ-329 М «Ока-М» ; ГАС МГ-26 «Хоста» или ГАС МГ-45 «Нарды» ; ГАС КМГ-12 «Кассандра» . ГАС МГ-409 С.

Рис. 7. Базовый тральщик БТЩ проекта 1265 (пр. 260, 270) На вооружении проекта 1265 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАС МГ-79 или ГАС МГ-89 «Серна» ; ГАС «Кабарга» ;

Рис. 8. Большой десантный корабль БДК проекта 775 На вооружении проекта 775 находится следующее гидроакустическое вооружение: ГАС МГ-7 «Браслет» ; ГАС МГ-26 «Хоста» или ГАС МГ-45 «Нарды» .

Гидроакустические станции «Тамир-11» (1953 г.) ГАС для надводных кораблей малого водоизмещения Общее количество приборов – 17 Масса приборов – 1000 кг Главный конструктор ВОВНОБОЙ Б. Н.

Гидроакустические станции «Геркулес» (1957 г.) ГАС для надводных кораблей среднего и большого водоизмещения Общее количество приборов – 30 Масса приборов – 5800 кг Главный конструктор УМИКОВ З. Н.

Гидроакустические станции «Мезень-2» (1963 г.) ГАС обнаружения донных мин Общее количество приборов Масса приборов – 12 – 2100 кг Главный конструктор НИЗЕНКО И. И.

Гидроакустические станции «Кашалот» (1963 г.) ГАС для поиска затонувших судов Общее количество приборов – 22 Масса приборов – 4000 кг (без ЗИП) Главный конструктор ТИМОХОВ Н. А.

Гидроакустические комплексы «Рубин» (1964 г.) ГАК для многоцелевых АПЛ Главный конструктор АЛАДЫШКИН Е. И. Общее количество приборов – 56 Масса приборов – 54747 кг

Гидроакустические станции «Титан-2» (1966 г.) ГАС для больших противолодочных кораблей Общее количество приборов Масса приборов – 37 – 16000 кг Главный конструктор ХАРАТ Г. М.

Гидроакустические станции «Аргунь» (1967 г.) ГАС для малых противолодочных кораблей Общее количество приборов Масса приборов – 30 – 7600 кг с ЗИП Главный конструктор ИВАНЧЕНКО В. П.

Гидроакустические станции «Серна» (1969 г.) ГАС обнаружения якорных и донных мин Общее количество приборов Масса приборов – 20 – 3900 кг Главный конструктор ЛЯШЕНКО Г. Г.

Гидроакустические станции «БУК» (1971 г.) ГАС для научноисследовательских судов Общее количество приборов Масса приборов – 30 – 11 000 кг Главный конструктор КЛИМЕНКО Ж. П.

Гидроакустические комплексы «Платина» (1972 г.) ГАК для надводных кораблей среднего и большого водоизмещения Главный конструктор КЛИМОВИЦКИЙ Л. Д. Количество приборов – 64 Масса приборов – 23 тонны

Гидроакустические комплексы «Полином» (1979 г.) ГАК для НК большого водоизмещения Главный конструктор СОЛОВЬЕВ В. Г. Общее количество приборов – 152 Масса приборов – 72 000

Гидроакустические комплексы «Звезда-М 1» (1986 г.) Цифровой ГАК для НК среднего водоизмещения Главный конструктор Алещенко О. М. Общее количество приборов – 64 Масса приборов – 23000 кг

Гидроакустические комплексы «Кабарга» (1987 г.) ГАС миноискания для морских, базовых и рейдовых тральщиков Общее количество приборов – 42 Масса приборов – 8500 кг Главный конструктор ЛЯШЕНКО Г. Г.

Гидроакустические комплексы «Звезда М 1 -01» (1988 г.) Цифровой ГАК для надводных кораблей малого водоизмещения Главный конструктор Алещенко О. М. Общее количество приборов – 60 Масса приборов – 16500 кг

Гидроакустические комплексы «Звезда-2» (1993 г.) Цифровой ГАК для НК большого водоизмещения Главный конструктор Борисенко Н. Н. Общее количество приборов – 127 Масса приборов – 77742 кг

Перспективные комплексы Корвет проекта 12441, на который предусмотрена установка ГАК “Заря-2”

Гидроакустика (от греч. hydor - вода, akusticoc - слуховой) - наука о явлениях, происходящих в водной среде и связанных с распространением, излучением и приемом акустических волн. Она включает вопросы разработки и создания гидроакустических средств, предназначенных для использования в водной среде.

История развития

Первые измерения расстояния посредством звука произвел русский исследователь академик Я. Д. Захаров. 30 июня 1804 г. он совершил полет на воздушном шаре с научной целью и в этом полете воспользовался отражением звука от поверхности земли для определения высоты полета. Находясь в корзине шара, он громко крикнул в рупор, направленный вниз. Через 10 сек пришло отчетливо слышное эхо. Отсюда Захаров заключил, что высота шара над землей равнялась приблизительно 5 х 334 = 1670 м. Этот способ лег в основу радио и гидролокации.

Наряду с разработкой теоретических вопросов в России проводились практические исследования явлений распространения звуков в море. Адмирал С. О. Макаров в 1881 - 1882 гг. предложил использовать для передачи информации о скорости течения под водой прибор, названный флюктометром. Этим было положено начало развитию новой отрасли науки и техники - гидроакустической телеметрии .

Схема гидрофонической станции Балтийского завода обр.1907г.: 1 - водяной насос; 2 - трубопровод; 3 - регулятор давления; 4 - электромагнитный гидравлический затвор (телеграфный клапан); 5 - телеграфный ключ; 6 - гидравлический мембранный излучатель; 7 - борт корабля; 8 - танк с водой; 9 - герметизированный микрофон

В 1890-х гг. на Балтийском судостроительном заводе по инициативе капитана 2 ранга М. Н. Беклемишева начали работы по разработке приборов гидроакустической связи. Первые испытания гидроакустического излучателя для звукоподводной связи проводились в конце XIX в. в опытовом бассейне в Галерной гавани в Петербурге. Излучаемые им колебания хорошо прослушивались за 7 верст на Невском плавучем маяке. В результате исследований в 1905г. создали первый прибор гидроакустической связи, в котором роль передающего устройства играла специальная подводная сирена, управляемая телеграфным ключом, а приемником сигналов служил угольный микрофон, закрепленный изнутри на корпусе корабля. Сигналы регистрировались аппаратом Морзе и на слух. Позднее сирену заменили излучателем мембранного типа. Эффективность прибора, названного гидрофонической станцией, значительно повысилась. Морские испытания новой станции состоялись в марте 1908г. на Черном море, где дальность уверенного приема сигналов превышала 10км.

Первые серийные станции звукоподводной связи конструкции Балтийского завода в 1909-1910 гг. установили на подводных лодках «Карп» , «Пескарь» , «Стерлядь» , «Макрель » и «Окунь » . При установке станций на подводных лодках в целях уменьшения помех приемник располагался в специальном обтекателе, буксируемом за кормой на кабель-тросе. К подобному решению англичане пришли лишь во время Первой мировой войны. Затем эту идею забыли и только в конце 1950-х г г. ее снова стали использовать в разных странах при создании помехоустойчивых гидролокационных корабельных станций.

Толчком к развитию гидроакустики послужила первая мировая война . Во время воины страны Антанты несли большие потери торгового и военного флота из-за действия немецких подводных лодок. Возникла необходимость в поиске средств борьбы с ними. Вскоре они были найдены. Подводную лодку в подводном положении можно услышать по шуму, создаваемому гребными винтами и работающими механизмами. Прибор, обнаруживающий шумящие объекты и определяющий их местонахождение, был назван шумопеленгатор . Французский физик П. Ланжевен в 1915 г. предложил использовать чувствительный приемник из сегнетовой соли для первой шумопеленгаторной станции.

Основы гидроакустики

Особенности распространения акустических волн в воде

Компоненты события появления эхосигнала.

Начало всесторонних и фундаментальных исследований по распространению акустических волн в воде было положено в годы Второй мировой войны, что диктовалось необходимостью решения практических задач военно-морских флотов и в первую очередь подводных лодок. Экспериментальные и теоретические работы были продолжены и в послевоенные годы и обобщены в ряде монографий. В результате этих работ были выявлены и уточнены некоторые особенности распространения акустических волн в воде: поглощение, затухание, отражение и рефракция.

Поглощение энергии акустической волны в морской воде обуславливается двумя процессами: внутренним трением среды и диссоциацией растворенных в ней солей. Первый процесс преобразует энергию акустической волны в тепловую, а второй - преобразуясь в химическую энергию, выводит молекулы из равновесного состояния, и они распадаются на ионы. Этот вид поглощения резко возрастает с увеличением частоты акустического колебания. Наличие в воде взвешенных частиц, микроорганизмов и температурных аномалий приводит также к затуханию акустической волны в воде. Как правило, эти потери невелики, и их включают в общее поглощение, однако иногда, как, например, в случае рассеяния от следа корабля, эти потери могут составить До 90 %. Наличие температурных аномалий приводит к тому, что акустическая волна попадает в зоны акустической тени, где она может претерпеть многократные отражения.

Наличие границ раздела вода - воздух и вода - дно приводит к отражению от них акустической волны, причем, если в первом случае акустическая волна отражается полностью, то во втором случае коэффициент отражения зависит от материала дна: плохо отражает илистое дно, хорошо - песчаное и каменистое. На небольших глубинах из-за многократного отражения акустической волны между дном и поверхностью возникает подводный звуковой канал, в котором акустическая волна может распространяться на большие расстояния. Изменение величины скорости звука на разных глубинах приводит к искривлению звуковых «лучей» - рефракции.

Рефракция звука (искривление пути звукового луча)

Рассеивание и поглощение звука неоднородностями среды.

Дальность распространения звуковых волн

Дальность распространения звуковых волн является сложной функцией частоты излучения, которая однозначно связана с длиной волны акустического сигнала. Как известно, высокочастотные акустические сигналы быстро затухают благодаря сильному поглощению водной средой. Низкочастотные сигналы напротив способны распространяться в водной среде на большие расстояния. Так акустический сигнал с частотой 50 Гц способен распространяться в океане на расстояния в тысячи километров, в то время как сигнал с частотой 100 кГц, обычный для гидролокатора бокового обзора, имеет дальность распространения всего 1-2 км. Приблизительные дальности действия современных гидролокаторов с различной частотой акустического сигнала (длиной волны) приведены в таблице:

Области применения.

Гидроакустика получила широкое практическое применение, поскольку ещё не создано эффективной системы передачи электромагнитных волн под водой на сколько-нибудь значительном расстоянии, и звук поэтому является единственным возможным средством связи под водой. Для этих целей пользуются звуковыми частотами от 300 до 10000 гц и ультразвуками от 10000 гц и выше. В качестве излучателей и приёмников в звуковой области используются электродинамические и пьезоэлектрические излучатели и гидрофоны, а в ультразвуковой - пьезоэлектрические и магнитострикционные.

Наиболее существенные применения гидроакустики:

• Для решения военных задач;
• Морская навигация;
• Звукоподводная связь;
• Рыбопоисковая разведка;
• Океанологические исследования;
• Сферы деятельности по освоению богатств дна Мирового океана;
• Использование акустики в бассейне (дома или в тренировочном центре по синхронному плаванию)
• Тренировка морских животных.

Примечания

Литература и источники информации

ЛИТЕРАТУРА:

• В.В. Шулейкин Физика моря . - Москва: «Наука», 1968г.. - 1090 с.
• И.А. Румынская Основы гидроакустики . - Москва: «Судостроение», 1979 г.. - 105 с.
• Ю.А. Корякин Гидроакустические системы . - СПб: «Наука Санкт-Петербурга и морская мощь России», 2002 г.. - 416 с.

Российская подводная гидроакустика на рубеже XXI века

Военная гидроакустика – элитная наука, развитие которой может себе позволить только сильное государство

Герман АЛЕКСАНДРОВ

Обладая высочайшим научно-техническим потенциалом (на предприятии работают 13 докторов и более 60 кандидатов наук), концерн развивает следующие приоритетные направления отечественной гидроакустики:

Многофункциональные пассивные и активные гидроакустические комплексы (ГАК) и системы (ГАС) освещения подводной обстановки в океана, в том числе для подводных лодок, надводных кораблей, летательных аппаратов, системы обнаружения подводных пловцов;

Системы с гибкими протяженными буксируемыми антеннами для работы в широком диапазоне частот для надводных кораблей и подводных лодок, а также стационарные;

Активные, пассивные и активно-пассивные стационарные гидроакустические комплексы для защиты шельфовой зоны от несанкционированного проникновения надводных кораблей и подводных лодок;

Гидроакустические навигационные и поисково-обследовательские системы»;

Гидроакустические преобразователи, антенны, фазированные антенные решетки сложной формы, имеющие до нескольких тысяч приемных каналов;

Акустические экраны и звукопрозрачные обтекатели;

Системы передачи информации по гидроакустическому каналу;

адаптивные системы обработки гидроакустической информации в условиях сложной гидрологоакустической и сигнально-помеховой обстановки;

Классификаторы целей по их сигнатурам и по тонкой структуре звукового поля;

Измерители скорости звука для надводных кораблей и подводных лодок.

Концерн сегодня – это десять предприятий, находящихся в Санкт-Петербурге и Ленинградской области, Таганроге, Волгограде, Северодвинске, республике Карелия, в их числе научно-исследовательские институты, заводы по серийному выпуску гидроакустического оборудования, специализированные предприятия по обслуживанию оборудования на объектах, полигоны. Это пять тысяч высококлассных специалистов – инженеров, рабочих, ученых, более 25 % из которых – молодежь.

Коллективом предприятия разработаны практически все серийно выпускавшиеся ГАК пл («Рубин», «Океан», «Рубикон», «Скат», «Скат-БДРМ», «Скат-3»), ряд гидроакустических комплексов и систем для надводных кораблей («Платина», «Полином», станция обнаружения подводных пловцов «Паллада»), стационарные системы «Лиман», «Волхов», «Агам», «Днестр».

Гидроакустические комплексы для подводных лодок, создаваемые предприятием – уникальные технические средства, создание которых требует высочайших знаний и огромного опыта в гидроакустике. Как выразился один острослов, задача обнаружения подводной лодки шумопеленгатором по сложности схожа с задачей обнаружения пламени свечи на расстоянии в несколько километров в яркий солнечный день, и тем не менее для подводной лодки, находящейся в подводном положении ГАК – практически единственный источник получения информации об окружающей среде. Основные задачи, решаемые гидроакустическим комплексом подводной лодки – обнаружение подводных лодок, надводных кораблей, торпед в режиме шумопеленгования, автоматическое сопровождение целей, определение их координат, классификация целей, обнаружение и пеленгование целей в режиме гидролокации, перехват гидроакустических сигналов в широком диапазоне частот, обеспечение звукоподводной связи на больших расстояниях, обеспечение обзора ближней обстановки и безопасности плавания, освещение ледовой обстановки при плавании подо льдом, обеспечение минно-торпедной защиты корабля, решение навигационных задач – измерение скорости хода, глубины места и т.д. Помимо указанных задач, комплекс должен обладать мощной системой автоматизированного контроля, системой наблюдения за собственной шумностью, должен непрерывно производить сложнейшие гидрологические расчеты для обеспечения функционирования всех систем и для предсказания обстановки в районе действий подводной лодки. В комплексе имеются тренажеры всех систем гидроакустического комплекса, обеспечивающие обучение и тренировку личного состава.

Основа любого гидроакустического комплекса – антенны, фазированные дискретные решетки сложной формы, состоящие из пьезокерамических преобразователей, которые должны обеспечить прием сигналов из водной среды на лодке, испытывающей огромные нагрузки за счет гидростатического давления. Задача ГАК – обнаружить эти сигналы на фоне собственных шумов, шумов обтекания при движении лодки, морских шумов, мешающих целей, и еще массы факторов, маскирующих полезный сигнал.

Современный ГАК – сложнейший цифровой комплекс, обрабатывающий в режиме реального времени огромные потоки информации (каждая антенна комплекса состоит из тысяч, а то и десятков тысяч отдельных элементов, каждый из которых должен быть обработан синхронно со всеми прочими). Его работа возможно только при использовании новейших многопроцессорных систем, обеспечивающих задачу одновременного, по пространству, и многодиапазонного, по частоте, наблюдения за окружающими акустическими полями.

Важнейший и наиболее ответственный элемент комплекса – приборы отображения полученной информации. При создании этих приборов решаются не только научно-технические, но и эргономические, психологические проблемы – недостаточно принять сигнал из внешней среды, необходимо чтобы операторы комплекса (а это минимальное количество человек) в каждый момент времени имели полное представление об окружающей обстановке, контролируя и собственно безопасность корабля, и перемещение множества целей, надводных, подводных, воздушных, представляющих потенциальную угрозу или интерес для подводной лодки. И разработчики постоянно балансируют на грани проблемы – с одной стороны, отобразить максимальное количество информации, обрабатываемой комплексом, и нужной оператору, с другой стороны, не нарушить «правило Миллера», ограничивающее объем информации, способной быть усвоенной одновременно человеком.

Важная особенность гидроакустических систем, особенно антенн – это требования к их прочности, долговечности, возможности работать без ремонта и замены в течение очень длительного времени – в условиях боевой службы починить гидроакустическую антенну, как правило, невозможно.

Современный ГАК не может рассматриваться как самодостаточная, замкнутая система, а только как элемент интегрированной системы наблюдения пл, получающий и использующий непрерывно обновляемую априорную информацию о целях от систем неакустического обнаружения, разведки и т.п., и выдающий информацию о меняющейся подводной обстановке в систему, анализирующую тактические ситуации и выдающую рекомендации об использовании различных режимов ГАК в данной ситуации.

Разработка гидроакустических комплексов для подводной лодки – непрерывное соревнование с разработчиками потенциального противника, с одной стороны, поскольку важнейшая задача ГАК – обеспечить как минимум паритет в дуэльной ситуации (противник слышит и распознает тебя, а ты его на одинаковом расстоянии), и необходимо всеми силами и средствами повышать дальность действия ГАК, причем в основном в пассивном режиме шумопеленгования, который позволяет обнаруживать цели, не демаскируя собственное местоположение, и с кораблестроителями, проектантами подводных кораблей, с другой, так как шумность подводных лодок снижается с каждым новым поколением, с каждым новым проектом, даже с каждым новым построенным кораблем, и нужно обнаружить сигнал, по уровню меньший на порядки, чем окружающие шумы моря. И очевидно, что создание современного гидроакустического комплекса для подводных лодок XXI века – это совместный труд разработчиков комплекса и разработчиков лодки, общими усилиями проектирующих и размещающих элементы ГАК на корабле таким образом, чтобы его работа в данных условиях была наиболее эффективна.

Опыт проектирования ГАК пл, имеющийся в нашем институте, позволяет выделить основные проблемные направления, от которых стоит ожидать значимого прироста эффективности в ближайшем будущем.

1. ГАК с конформной и конформно-покровной антенной

Снижение шумности пл, связанное с усилиями проектантов по оптимизации технических решений конструкций ее корпуса и механизмов, привело к заметному уменьшению дальности действия ГАК по современным пл. Увеличение апертуры традиционных антенн (сферических или цилиндриче-ских) ограничено геометрией носовой оконечности корпуса. Очевидным ре-шением в этой ситуации было создание конформной (совмещенной с обводами пл) антенны, суммарная площадь, а значит и энергетический потенциал которой значительно превосходит аналогичные показатели для тра-диционных антенн. Первый опыт в создании таких антенн оказался вполне удачным.

Еще более перспективным направлением представляется создание конформно-покровных антенн, расположенных вдоль борта пл. Длина таких антенн может составлять десятки метров, а площадь – более сотни квадратных метров. Создание таких систем связано с необходимостью разрешения ряда технических проблем.

Конформно-покровная антенна располагается в области преобладающего влияния неоднородных волн, обусловленных структурной помехой, а также помехой гидродинамического происхождения, в том числе возникающей за счет возбуждения корпуса набегающим потоком. Акустические экраны, традиционно применяющиеся для снижения влияния помехи на антенну, недостаточно эффективны в низкочастотном диапазоне работы бортовых антенн. Возможными путями обеспечения эффективной работы бортовых антенн, судя по зарубежному опыту, являются, во-первых, конструктивное размещение наиболее шумящих машин и механизмов пл таким образом, чтобы их влияние на бортовые системы было минимальным, и во-вторых, применение алгоритмических методов снижения влияния структурных помех на тракт ГАК (адаптивные методы компенсации структурной помехи, в том числе с использованием вибродатчиков, размещенных в непосредственной близости от антенны). Весьма перспективным представляется использование так называемых «векторно-фазовых» методов обработки информации, позволяющих повысить эффективность работы комплекса за счет совместной обработки полей давления и колебательной скорости. Еще одним путем снижения влияния гидродинамической помехи, влияющей на эффективность конформно-покровных антенн, является использование пленочных преобразователей (пластины из ПВДФ), позволяющих за счет осреднения на площади 1.0х0.5 м существенно (судя по данным в литературе – до 20 дБ) снижать влияние гидродинамической помехи на тракт ГАК.

2. Адаптивные алгоритмы обработки гидроакустической информации, согласованные со средой распространения

Под «адаптацией» традиционно понимают способность системы изменять свои параметры в зависимости от изменения окружающих условий с целью поддержания своей эффективности. Применительно к алгоритмам обработки под термином «адаптация» подразумевается согласование (по пространству и времени) тракта обработки с характеристиками сигналов и помех. Адаптивные алгоритмы широко используются в современных комплексах, а их эффективность определяется в основном аппаратными ресурсами комплекса. Более современными являются алгоритмы, учитывающие пространственно-временную изменчивость канала распространения сигнала. Применение таких алгоритмов позволяет одновременно решать задачи обнаружения, целеуказания и классификации, используя априорную информацию о канале распространения сигнала. Источником такой информации могут служить адаптивные динамические океанологические модели, предсказывающие с достаточной достоверностью распределения температуры, плотности, солености и некоторых других параметров среды в районе действий пл. Такие модели существуют и широко используются за рубежом. Использование достаточно достоверных оценок параметров канала распространения позволяет, судя по теоретическим оценкам, в разы повысить точность определения координат цели.

3. Акустические системы, размещенные на управляемых беспилотных подводных аппаратах, решающие задачи полистатического обнаружения в активном режиме, а также задачи поиска заиленных придонных объектов

Подводная лодка сама по себе – огромное сооружение, длиной более сотни метров, и далеко не все задачи, решение которых необходимо для обеспечения собственной безопасности, могут быть решены путем размещения гидроакустических систем на самом корабле. Одна из таких задач – обнаружение придонных и заиленных объектов, представляющих опасность для корабля. Чтобы рассмотреть объект, необходимо приблизиться к нему на максимально близкое расстояние, не создав при этом угроз собственной безопасности. Один из возможных путей решения этой проблемы – создание управляемого подводного беспилотного аппарата, размещаемого на подводной лодке, способного самостоятельно или путем управления по проводной или звукоподводной связи подойти к интересующему объекту и классифицировать его, а при необходимости уничтожить. Фактически задача сходна с созданием самого гидроакустического комплекса, но миниатюрного, имеющего аккумуляторный движитель, размещенного на небольшом самоходном устройстве, способном отстыковываться от подводной лодки в погруженном состоянии, и затем стыковаться обратно, обеспечивая при этом постоянную двухстороннюю связь. В США такие аппараты созданы и входят в состав вооружения подводных лодок последнего поколения (типа «Вирджиния»).

4. Разработка и создание новых материалов для гидроакустических преобразователей, отличающихся меньшим весом и стоимостью

Пьезокерамические преобразователи, из которых создаются антенны для подводных лодок – чрезвычайно сложные конструкции, пьезокерамика сама по себе – очень хрупкий материал, и требуются значительные усилия для придания ему прочности, сохраняя при этом эффективность. И достаточно давно ведутся поиски материала, обладающего теми же свойствами преобразования энергии колебаний в электрическую, но представляющих собой полимер, прочный, легкий, технологичный.

Технологические усилия за рубежом привели к созданию полимерных пленок типа PVDF, обладающих пьезоэффектом и удобных для использования в конструкциях покровных антенн (размещаемых на борту лодки). Проблема здесь состоит в первую очередь в технологии создания толстых пленок, обеспечивающих достаточную эффективность антенны. Еще более перспективной кажется идея создания материала, обладающего свойствами пьезокерамики, с одной стороны, и свойствами защитного экрана, заглушающего (или рассеивающего) сигналы гидролокатора противника, и снижающего собственные шумы корабля. Такой материал (пьезорезина), нанесенный на корпус подводной лодки, фактически делает гидроакустической антенной весь корпус корабля, обеспечивая существенный прирост эффективности гидроакустических средств. Анализ зарубежных публикаций показывает, что в США такие разработки перешли уже в стадию опытных образцов, в то время как у нас в последние десятилетия прогресс в этом на-правлении отсутствует.

5. Классификация целей

Задача классификации в гидроакустике – сложнейшая проблема, связанная с необходимостью определения класса цели по информации, полученной в режиме шумопеленгования (в меньшей степени – по данным активного режима). На первый взгляд, проблема решается легко – достаточно зарегистрировать спектр шумящего объекта, сравнить с базой данных, и получить ответ – что это за объект, с точностью вплоть до фамилии командира. На самом деле спектр цели зависит от скорости хода, ракурса цели, наблюдаемый гидроакустическим комплексом спектр содержит в себе искажения, обусловленные прохождением сигнала через случайно-неоднородный канал распространения (водную среду), а значит зависит от расстояния, погоды, района действия и множества иных причин, делающих задачу распознавания по спектру практически неразрешимой. Поэтому в отечественной классификации используются иные подходы, связанные с анализом характерных признаков, присущих конкретному классу целей. Еще одна проблема, требующая серьезных научных исследований, но насущно необходимая – классификация придонных и заиленных объектов, связанная с распознаванием мин. Известно и подтверждено экспериментально, что дельфины достаточно уверенно распознают воздухо- и водозаполненные объекты, выполненные из металла, пластика, дерева. Задача исследователей – разработать методы и алгоритмы, реализующие тот же порядок действий, который выполняет дельфин, решающий аналогичную задачу.

6. Задача самообороны

Самооборона – комплексная задача обеспечения безопасности корабля (включая противоторпедную защиту), включающая в себя обнаружение, классификацию, целеуказание, выдачу исходных данных на применение оружия и (или) технических средств противодействия. Особенность данной задачи – комплексное использование данных от различных подсистем ГАК, идентификация данных, поступающих из различных источников, и обеспечение информационного взаимодействия с другими системами корабля, обеспечивающими применение оружия.

Сказанное выше – только малая часть тех перспективных направлений исследований, которыми необходимо заниматься, чтобы повысить эффективность создаваемого гидроакустического вооружения. Но от идеи до изделия – долгий путь, требующий наличия передовых технологий, современной исследовательской и экспериментальной базы, развитой инфраструктуры по производству необходимых материалов для гидроакустических преобразователей и антенн и т.д. Следует отметить, что последние годы характеризуются для нашего предприятия серьезным техническим перевооружением производственной и испытательной базы, что стало возможно благодаря финансированию в рамках целого ряда федеральных целевых программ, как гражданского, так и специального назначения, ведущихся Министерством промышленности и торговли Российской Федерации. Благодаря этой финансовой поддержке за последние пять лет удалось полностью отремонтировать и существенно модернизировать крупнейший в Европе гидроакустический опытовый бассейн, находящийся на территории ОАО «Концерн «Океанприбор», кардинально обновить производственные мощности входящих в состав концерна серийных заводов, благодаря чему Таганрогский завод «Прибой» стал самым совершенным приборостроительным предприятием на юге России. Мы создаем новые производства - пьезоматериалов, печатных плат, в перспективе – строительство новых производственных и научных площадей, стендов для настройки и сдачи оборудования. Через 2 – 3 года производственные и научные мощности предприятия, подкрепленные «банком данных» новых идей и разработок, позволят приступить к созданию гидроакустического вооружения пятого поколения, так необходимого Военно-морскому флоту.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в качестве гидроакустического вооружения подводных лодок различного назначения, а также при проведении подводных геологических и гидроакустических работ и исследований.

Гидроакустические комплексы (ГАК) являются основой информационного обеспечения подводных лодок. Типовой ГАК включает в себя следующие тракты (гидроакустические станции) и системы:

Шумопеленгования (ШП), решающий, в основном, задачи обнаружения подводных лодок и надводных кораблей;

Гидролокации (ГЛ), работающий в активном режиме обнаружения подводных целей на большом расстоянии;

Обнаружения гидроакустических сигналов (ОГС), предназначенный для обнаружения работающих в различных диапазонах гидролокаторов;

Звуковой связи и опознавания;

Миноискания (МИ), выполняющий одновременно функции обнаружения препятствий вблизи подводной лодки;

Центральную вычислительную систему (ЦВС);

Систему отображения, регистрации, документирования и управления (СОРДУ).

В состав каждого тракта входят акустические антенны. С излучающими антеннами соединены генераторные устройства, а с приемными - устройства предварительной обработки.

Известен ГАК подводных лодок GSU 90, разработанный фирмой STN Atlas Electronic (ФРГ), содержащий тракты ШП, ГЛ, ОГС, связи и МИ, а также ЦВС, СОРДУ и общую шину.

Признаками, общими с заявляемым ГАК, являются все перечисленные составные части этого аналога.

Причинами, препятствующими достижению в этом аналоге технического результата, достигаемого в изобретении, являются относительно высокий уровень гидродинамических помех и шумности лодки и отсутствие возможности независимой и одновременной работы трактов ГЛ и звуковой связи и опознавания, а также относительно узкий частотный диапазон связных сигналов.

От этих недостатков свободен ГАК, защищенный свидетельством РФ №20388 на полезную модель, МПК G01S 3/80, 15/00, 2001. Этот аналог содержит все составные части первого аналога, однако в его тракт связи и опознавания дополнительно введены излучающая ненаправленная широкополосная антенна и генераторное устройство, а в тракт ОГС - высокочастотная и широкополосные антенны и устройство предварительной обработки, при этом все акустические антенны размещены в носовом обтекателе или в ограждении рубки.

Все составные части этого аналога, как и составные части первого аналога, входят и в состав заявляемого ГАК.

Причинами, препятствующими достижению в этом аналоге технического результата, достигаемого в изобретении, являются следующие:

Ограниченный обзор основной антенны тракта ШП, обусловленный затемнением кормовых углов корпусом;

Ограниченные размеры основной носовой антенны не позволяют локализовать источники сигналов, частотный диапазон которых лежит ниже 0,8-1,0 кГц;

Единственная излучающая антенна тракта ГЛ имеет ограниченный, сравнительно узкий сектор облучения пространства в носовом отсеке;

Носовая излучающая антенна тракта связи и опознавания затенена корпусом, что исключает связь с корреспондентами в секторе кормовых углов;

Приему сигналов тракта ОГС на антенну с многолепестковой характеристикой направленности (ХН) препятствует конструкция носового обтекателя;

Сосредоточенная высокочастотная антенна тракта ОГС затеняется конструкцией ограждения рубки.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является ГАК подводной лодки, защищенный патентом РФ №24736 на полезную модель, кл. G01S 15/00, 2002 г. Он содержит тракты основного и дополнительного ШП, тракт ОГС, тракт ГЛ, тракт связи и опознавания, тракт миноискания и обнаружения навигационных препятствий (МИ), ЦВС, СОРДУ и общую шину.

Тракт основного ШП содержит основную носовую приемную антенну, выполненную с возможностью формирования статического веера характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и первое устройство предварительной обработки, размещенное в капсуле внутри антенны.

Тракт дополнительного ШП содержит гибкую протяженную буксируемую антенну (ГПБА), кабель-трос, токосъемное устройство и устройство предварительной обработки.

Тракт ОГС содержит три приемных антенны и устройство предварительной обработки. Первая антенна размещена в носовой части ограждения рубки и имеет многолучевую ХН. Вторая антенна размещена в кормовой части ограждения рубки и является всенаправленной и высокочастотной. Третья антенна является широкополосной и ее блоки размещены в носовом обтекателе, в кормовой части ограждения рубки и по бортам подводной лодки.

Тракт гидролокации содержит рубочную носовую излучающую антенну, размещенную в носовой части ограждения рубки, две бортовые излучающие антенны, размещенные по обоим бортам подводной лодки, и генераторное устройство.

Тракт связи и опознавания содержит носовую излучающую антенну, размещенную в носовом обтекателе, кормовую излучающую антенну, размещенную в ограждении рубки, и генераторное устройство.

Тракт МИ содержит приемо-передающую антенну, выполненную с возможностью поворота ХН в вертикальной плоскости и размещенную в носовом обтекателе, генераторное устройство, переключатель «прием-передача» и устройство предварительной обработки.

Аппаратура СОРДУ выполнена из двухдисплейных пультов с подключенными периферийными устройствами. Входами и выходами она соединена непосредственно с ЦВС.

Через общую шину генераторные устройства и устройства предварительной обработки всех трактов соединены с ЦВС и СОРДУ.

Признаками, общими с признаками заявляемого ГАК, являются все перечисленные составные части комплекса-прототипа и связи между ними.

Причиной, препятствующей достижению в комплексе-прототипе технического результата, достигаемого в изобретении, является относительно низкая скрытность работы комплекса.

Еще одной причиной, препятствующей получению указанного результата, является недостаточная дальность обнаружения подводных целей в режиме ГЛ.

Обе эти причины обусловлены тем, что антенны тракта ГЛ одновременно излучают сигнал практически во всех направлениях, хотя сам сигнал и импульсный. Дело в том, что все три антенны тракта ГЛ имеют достаточно широкие ХН, чтобы перекрыть в сумме сектор работы, за исключением кормовых углов. Это позволяет обнаружить излучение практически с любой стороны, что существенно повышает вероятность обнаружения подводной лодки. С другой стороны, большая ширина луча ХН антенны ведет к уменьшению ее коэффициента усиления, а следовательно и мощности излучаемого сигнала, а значит и дальности до цели, на которой эта мощность будет достаточна для ее уверенного обнаружения.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение скрытности работы ГАК и дальности обнаружения целей в режиме ГЛ.

Технический результат достигается тем, что в известном ГАК все излучающие антенны тракта ГЛ выполнены электронно управляемыми как по числу лучей ХН, так и по их ширине и направлению, при этом управляющие входы этих антенн через общую шину соединены с ЦВС и СОРДУ, число лучей ХН каждой из антенн на единицу больше числа сопровождаемых этой антенной целей, а их ширина минимально возможна, но достаточна для уверенного захвата и сопровождения цели, при этом один из лучей ХН имеет ширину, достаточную для захвата цели на сопровождение, и сканирует по углу в заданном секторе ответственности антенны, а остальные лучи ХН антенны сопровождают обнаруженные этой антенной цели.

Для достижения технического результата в ГАК, содержащем тракт основного ШП, тракт дополнительного ШП, тракт ОГС, тракт ГЛ, тракт связи и опознавания, тракт МИ, ЦВС, СОРДУ и общую шину, при этом аппаратура СОРДУ выполнена из двухдисплейных пультов с подключенными периферийными устройствами и соединена с ЦВС, тракт основного ШП содержит основную носовую приемную антенну, выполненную с возможностью формирования статического веера ХН в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и первое устройство предварительной обработки, размещенное в капсуле внутри антенны и соединенное своим входом непосредственно с выходом антенны, а выходом - через общую шину с ЦВС и СОРДУ, тракт ОГС содержит первую антенну, размещенную в носовой части ограждения рубки и имеющую многолепестковую ХН, вторую антенну, размещенную в кормовой части ограждения рубки и являющуюся высокочастотной и всенаправленной, третью антенну, блоки которой размещены в носовом обтекателе, в кормовой части ограждения рубки и по бортам подводной лодки, являющуюся широкополосной, и второе устройство предварительной обработки, сигнальные входы которого соединены непосредственно с выходами соответствующих антенн тракта ОГС, а управляющий вход и выход - через общую шину с ЦВС и СОРДУ, тракт ГЛ содержит рубочную носовую излучающую антенну, размещенную в носовой части ограждения рубки, две бортовые излучающие антенны, размещенные по обоим бортам подводной лодки, и первое генераторное устройство, выходы которого соединены с сигнальными входами соответствующих излучающих антенн тракта ГЛ, а управляющий вход - через общую шину с ЦВС и СОРДУ, тракт связи и опознавания содержит носовую излучающую антенну, размещенную в носовом обтекателе, кормовую излучающую антенну, размещенную в ограждении рубки, и второе генераторное устройство, выходы которого соединены с сигнальными входами излучающих антенн тракта связи и опознавания, а управляющий вход - через общую шину с ЦВС и СОРДУ, тракт МИ содержит приемо-передающую антенну, выполненную с возможностью поворота ХН в вертикальной плоскости и размещенную в носовом обтекателе, третье генераторное устройство, выход которого соединен со входом-выходом антенны тракта МИ через переключатель «прием-передача», а управляющий вход - через общую шину с ЦВС и СОРДУ, и третье устройство предварительной обработки, вход которого соединен непосредственно с выходом приемо-передающей антенны, а выход - через общую шину с ЦВС и СОРДУ, тракт дополнительного ШП содержит ГПБА, через кабель-трос и токосъемное устройство соединенную со входом четвертого устройства предварительной обработки, соединенного своим выходом через общую шину с ЦВС и СОРДУ, все излучающие антенны тракта гидролокации выполнены электронно управляемыми как по числу лучей ХН, так и по их ширине и направлению, при этом управляющие входы этих антенн через общую шину соединены с ЦВС и СОРДУ, число лучей ХН каждой из антенн на единицу больше числа сопровождаемых этой антенной целей, а их ширина минимально возможна, но достаточна для уверенного захвата и сопровождения цели, при этом один из лучей ХН имеет ширину, достаточную для захвата цели на сопровождение, и сканирует по углу в заданном секторе ответственности антенны, а остальные лучи ХН сопровождают обнаруженные этой антенной цели.

Исследования заявляемого ГАК по патентной и научно-технической литературе показали, что совокупность вновь введенных особенностей выполнения антенн тракта ГЛ и новых связей вместе с остальными элементами и связями комплекса не поддается самостоятельной классификации. В то же время она не следует явным образом из уровня техники. Поэтому предлагаемый ГАК следует считать удовлетворяющим критерию «новизна» и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором на фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого ГАК.

Комплекс включает в себя тракты основного и дополнительного ШП, тракт ГЛ, тракт ОГС, тракт связи и опознавания, тракт МИ, ЦВС и СОРДУ и общую шину.

Тракт основного ШП содержит основную носовую приемную антенну 1 и устройство 2 предварительной обработки, последовательно соединенное с антенной 1. Устройство 2 размещено в герметичной капсуле внутри антенны 1 (соединение антенны 1 с устройством 2 показано на фиг.1 пунктирной стрелкой). Антенна 1 и устройство 2 являются многоканальными и состоят из n×m каналов, где n - количество ХН (пространственных каналов) в горизонтальной плоскости, a m - количество ХН (пространственных каналов) в вертикальной плоскости. Через общую шину 3 комплекса устройство 2 тракта основного ШП связано с ЦВС 4 и СОРДУ 5.

Тракт дополнительного (низкочастотного) ШП содержит ГПБА 6, через кабель-трос 7 и токосъемное устройство (на фиг.1 не показано) соединенную с устройством 8 предварительной обработки. Через общую шину 3 комплекса устройство 8 тракта дополнительного ШП связано с ЦВС 4 и СОРДУ 5.

Тракт ГЛ содержит рубочную носовую излучающую антенну 9, две бортовые излучающие антенны 10 и 11 и генераторное устройство 12. Антенна 9 размещена в ограждении рубки 13, а антенны 10 и 11 - по обоим бортам подводной лодки. Антенны 9, 10 и 11 являются электронно управляемыми. Их сигнальные входы соединены непосредственно с соответствующими выходами устройства 12, а управляющие входы - через общую шину 3 комплекса с ЦВС 4, как и управляющий вход устройства 12.

Тракт ОГС содержит антенны 14, 15, 16 и устройство 17 предварительной обработки. Антенна 14 имеет многолучевую ХН и расположена в носовой части ограждения рубки. Антенна 15 расположена в кормовой части ограждения рубки и является всенаправленной и высокочастотной. Антенна 16 является широкополосной, а ее блоки 16.1, 16.2, 16.3 и 16.4 размещены в носовом обтекателе 18, по бортам и в кормовой части ограждения рубки 13. Выходы антенн 14, 15 и 16 соединены непосредственно с соответствующими входами устройства 17, соединенного своим выходом через общую шину 3 комплекса с ЦВС 4 и СОРДУ 5.

Тракт связи и опознавания содержит носовую излучающую антенну 19, кормовую излучающую антенну 20 и генераторное устройство 21. Управляющий вход генератора 21 через общую шину 3 комплекса соединен с ЦВС 4, а первый и второй выходы - непосредственно со входами антенн 19 и 20 соответственно.

Тракт МИ содержит приемо-передающую антенну 22, генераторное устройство 23, переключатель «прием-передача» (на фиг.1 не показан) и устройство 24 предварительной обработки. Антенна 22 размещена в носовом обтекателе 18 и выполнена с возможностью поворота ХН в вертикальной плоскости, ее вход-выход через переключатель «прием-передача» соединен с выходом устройства 23 и входом устройства 24. Управляющий вход устройства 23 и выход устройства 24 через общую шину 3 комплекса соединены с ЦВС 4 и СОРДУ 5.

Кроме общей шины 3 комплекса между ЦВС 4 и СОРДУ 5 имеет место ряд непосредственных связей.

ЦВС 4 представляет собой совокупность универсальных процессоров и специальных процессоров и имеет структуру управляющей ЭВМ.

СОРДУ 5 состоит из двух пультов, каждый из которых имеет в своем составе два дисплея, органы управления (клавиатура, кнопки, гнезда). Структура пультов аналогична структуре персональной ЭВМ. К портам пультов подключены типовые периферийные устройства: телефон, громкоговоритель, принтер, рекордер, устройство записи на магнитно-оптический диск.

Работа предлагаемого ГАК осуществляется следующим образом.

Приемные антенны 1, 6, 14, 15 и 16 выполняют преобразование энергии электрических (акустических) колебаний в механическую. Антенна 22 является обратимой.

В тракте ГЛ прием эхо-сигналов осуществляет антенна 1. В тракте связи и опознавания прием сигналов связи и эхо-сигналов также осуществляет антенна 1.

В генераторных устройствах 12, 21 и 23 формируется импульсный сигнал необходимой мощности для последующего усиления и излучения в качестве зондирующего сигнала антеннами 9, 10 и 11 тракта ГЛ, антеннами 19 и 20 тракта связи и опознавания и антенной 23 тракта МИ. Сигналы управления параметрами генерируемых сигналов формируются в СОРДУ 5 и ЦВС 4.

Устройства 2, 8, 17 и 24 предварительной обработки осуществляют предварительную обработку принятых сигналов, то есть их усиление, фильтрацию, частотно-временную обработку и преобразование из аналогового вида в цифровой.

ЦВС 4 и СОРДУ 5 являются системами, участвующими в работе всех трактов ГАК. Они работают с данными в цифровом виде. Основу работы этих систем составляют алгоритмы обработки информации, реализуемые программными средствами. Этими средствами осуществляются:

Полное формирование параметров импульсного сигнала, который затем в генераторных устройствах формируется и усиливается по мощности;

Формирование ХН управляемых антенн тракта ГЛ с учетом необходимости сканирования их лучей;

Вторичная обработка информации, выявляющей тонкую структуру сигнала;

Принятие решения об обнаружении цели;

Автоматическое сопровождение цели.

Работой ГАК управляют операторы, которые размещаются за пультами СОРДУ 5. Основной режим работы - приемный, при этом режиме работающими являются тракты основного и дополнительного ШП, ОГС, связи. Тракты ГЛ и МИ, а также режим «Активная работа» тракта связи включаются на излучение по командам из СОРДУ 5. Приемные каналы работают одновременно и независимо друг от друга. Принятые сигналы через антенны 1, 14, 15, 16, 6 поступают в устройства 2, 8, 17, 24, расфильтровываются по частотным диапазонам, производится их частотно-временная обработка. Далее принятые и обработанные сигналы через общую шину 3 поступают в ЦВС 4, где программными средствами на базе принятых в ГАК алгоритмов производится вторичная обработка сигналов. Определяются элементы движения и координаты целей, обобщаются данные, полученные от одной и той же цели различными трактами. Оператор принимает решение о выделении целей для автоматического сопровождения и передает соответствующую команду.

При наличии соответствующей команды оператора из СОРДУ 5 на включение основных активных режимов эта команда поступает в ЦВС 4 и обрабатывается. В ЦВС 4 вырабатывается комплексная команда, содержащая коды параметров режима излучения. По общей шине 3 эта команда передается в генераторное устройство 12 (21, 23), где производится формирование мощного импульсного сигнала излучения, подаваемого в антенны 9, 10, 11 (19, 20,22).

При работе тракта ГЛ в активном режиме, благодаря электронному управлению антеннами в каждой из антенн 9, 10 и 11 один из лучей ее ХН имеет ширину, достаточную для уверенного захвата цели на сопровождение, и сканирует по углу в заданном секторе работы этой антенны. В случае наличия в этом секторе целей последние обнаруживаются сканирующим лучом и передаются на сопровождение. При этом сканирование «поискового» луча не прерывается, а формируется дополнительный луч ХН, ориентированный в направлении вновь обнаруженной цели. Этим лучом осуществляется сопровождение вновь обнаруженной цели. Его ширина зависит от дальности до цели, ее размеров и скорости движения в направлении, перпендикулярном направлению «подводная лодка - цель». Эта ширина определяется практическим путем. Она должна быть минимально возможной, но достаточной для уверенного сопровождения цели. С появлением каждой новой цели в новом направлении описанный процесс повторяется и формируется еще один луч ХН антенны, который устанавливается на сопровождение этой цели. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока все цели, находящиеся в зоне ответственности антенны, не окажутся сопровождаемыми соответствующими лучами ХН антенны.

Таким образом, при работе тракта ГЛ излучение зондирующего сигнала осуществляется несколькими узкими лучами (число лучей на единицу превышает число целей, а в случае нахождения целей на одном направлении, оно еще меньше). Этим предлагаемый комплекс существенно отличается от прототипа, в котором управление антеннами тракта ГЛ отсутствует. В тракте ГЛ прототипа ширина ХН каждой из антенн должна быть не менее чем ширина сектора ответственности антенны, иначе в части этого сектора цель вообще не может быть обнаружена.

В прототипе в режиме ГЛ излучение зондирующего сигнала осуществляется непрерывно во всем секторе ответственности антенн, поэтому это излучение может быть обнаружено с любого направления. В предлагаемом ГАК в большей части сектора ответственности антенны излучение отсутствует или осуществляется с большими перерывами. Это значительно снижает вероятность обнаружения излучения и определения координат его источника при использовании предлагаемого ГАК по сравнению с прототипом.

Кроме того, «поисковый» луч в предлагаемом ГАК имеет довольно узкую ХН, что позволяет сфокусировать всю энергию генераторного устройства в узком секторе, в котором находится облучаемая цель, что эквивалентно увеличению мощности облучающего цель сигнала по сравнению с прототипом, где ширина ХН антенны велика, и большая часть излучаемой энергии проходит мимо облучаемой цели.

Увеличение мощности облучающего цель сигнала приводит к увеличению дальности ее обнаружения.

Таким образом, предлагаемый ГАК обеспечивает повышение скрытности работы комплекса и дальности обнаружения цели в режиме ГЛ по сравнению с прототипом.

Заявляемый ГАК достаточно легко реализуем. Антенны тракта ГЛ могут быть реализованы в соответствии с рекомендациями, приведенными в книге [Л.К. Самойлов. Электронное управление характеристиками направленности антенн. - Л.: Судостроение. - 1987]. Остальные устройства могут быть выполнены такими же, как соответствующие устройства прототипа.

Гидроакустический комплекс подводной лодки, содержащий тракт основного шумопеленгования, тракт дополнительного шумопеленгования, тракт обнаружения гидроакустических сигналов, тракт гидролокации, тракт связи и опознавания, тракт миноискания и обнаружения навигационных препятствий, центральную вычислительную систему, систему отображения, регистрации, документирования и управления и общую шину, при этом аппаратура системы отображения, регистрации, документирования и управления выполнена из двухдисплейных пультов с подключенными периферийными устройствами и соединена с центральной вычислительной системой, тракт основного шумопеленгования содержит основную носовую приемную антенну, выполненную с возможностью формирования статического веера характеристик направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях, и первое устройство предварительной обработки, размещенное в капсуле внутри антенны и соединенное своим входом непосредственно с выходом антенны, а выходом - через общую шину с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, тракт обнаружения гидроакустических сигналов содержит первую антенну, размещенную в носовой части ограждения рубки и имеющую многолепестковую характеристику направленности, вторую антенну, размещенную в кормовой части ограждения рубки и являющуюся высокочастотной и всенаправленной, третью антенну, блоки которой размещены в носовом обтекателе, в кормовой части ограждения рубки и по бортам подводной лодки, являющуюся широкополосной, и второе устройство предварительной обработки, сигнальные входы которого соединены непосредственно с выходами соответствующих антенн тракта обнаружения гидроакустических сигналов, а управляющий вход и выход - через общую шину с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, тракт гидролокации содержит рубочную носовую излучающую антенну, размещенную в носовой части ограждения рубки, две бортовые излучающие антенны, размещенные по обоим бортам подводной лодки, и первое генераторное устройство, выходы которого соединены с сигнальными входами соответствующих излучающих антенн тракта гидролокации, а управляющий вход - через общую шину с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, тракт связи и опознавания содержит носовую излучающую антенну, размещенную в носовом обтекателе, кормовую излучающую антенну, размещенную в ограждении рубки, и второе генераторное устройство, выходы которого соединены с сигнальными входами излучающих антенн тракта связи и опознавания, а управляющий вход - через общую шину с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, тракт миноискания и обнаружения навигационных препятствий содержит приемопередающую антенну, выполненную с возможностью поворота характеристики направленности в вертикальной плоскости и размещенную в носовом обтекателе, третье генераторное устройство, выход которого соединен со входом-выходом антенны тракта миноискания и обнаружения навигационных препятствий через переключатель «прием - передача», а управляющий вход - через общую шину с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, и третье устройство предварительной обработки, вход которого соединен непосредственно с выходом приемопередающей антенны, а выход - через общую шину с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, тракт дополнительного шумопеленгования содержит гибкую протяженную буксируемую антенну, через кабель-трос и токосъемное устройство соединенную со входом четвертого устройства предварительной обработки, соединенного своим выходом через общую шину с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, отличающийся тем, что все излучающие антенны тракта гидролокации выполнены электронно управляемыми как по числу лучей характеристики направленности, так и по их ширине и направлению, при этом управляющие входы этих антенн через общую шину соединены с центральной вычислительной системой и системой отображения, регистрации, документирования и управления, число лучей характеристики направленности каждой из антенн на единицу больше числа сопровождаемых этой антенной целей, а их ширина минимально возможна, но достаточна для уверенного захвата и сопровождения цели, при этом один из лучей характеристики направленности имеет ширину, достаточную для захвата цели на сопровождение, и сканирует по углу в заданном секторе ответственности антенны, а остальные лучи характеристики направленности антенны сопровождают обнаруженные этой антенной цели.

Похожие патенты:

Изобретение относится к звукометрическим станциям (звукометрическим комплексам) и может быть использовано для определения удаления источника звука (ИЗ) от акустического локатора, его исправленного звукометрического угла и топографических координат (ТК) этого ИЗ.

Устройство для обнаружения сигналов и определения направления на их источник. Технический результат изобретения заключается в создании нового устройства для обнаружения сигналов и определения направления на их источник (источники) с числом нелинейных операций в тракте обработки, равным 2.

Изобретение относится к области гидроакустики. Сущность: в способе определения направления на гидроакустический маяк-ответчик в условиях многолучевого распространения навигационного сигнала определяют направление одновременно в горизонтальной и вертикальной плоскостях на гидроакустический маяк-ответчик путем приема антенной решеткой сигнала маяка-ответчика, усиления принятого сигнала предварительными усилителями, подключенными к выходу каждого преобразователя антенной решетки, оцифровки с частотой дискретизации Fs.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при натурных испытаниях подводных объектов. Технический результат - снижение погрешности определения координат позиционирования и углов ориентации объекта позиционирования в пространстве мобильного полигона.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в пассивной гидролокации, а также в атмосферной акустике и пассивной радиолокации. Достигаемый технический результат - обеспечение визуального наблюдения источников излучения на экране индикатора, их расположения непосредственно в искомых координатах поля наблюдения «направление-дальность» с определением их координат на шкалах индикаторного поля при максимальной помехоустойчивости, достижимой в данной приемной системе и ограниченном увеличении объема обработки и вычислительных затрат.

Использование: в радиолокации, радиосвязи и радиоастрономии. Сущность: корреляционный обнаружитель сигналов содержит выполненную определенным образом дискретную антенную решетку (ДАР), включающую N ненаправленных пассивных и М активно-пассивных электроакустических преобразователей, соответствующие им I каналы передачи информации, блок управления характеристикой направленности, блок вычисления относительных координат элементов ДАР, пороговое устройство, вычислитель порога принятия решения, индикатор, блок управления активно-пассивными элементами ДАР, а также корреляционный формирователь характеристик направленности с временной задержкой сигналов.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения объекта в морской среде и измерения координат. Техническим результатом от использования изобретения является измерение дистанции до объекта отражения при неизвестном времени излучения и месте постановки, что повышает эффективность использования гидроакустических средств. Для достижения указанного технического результата производится излучение взрывного сигнала в морской среде, прием отраженного сигнала широкополосным приемником, многоканальный частотный анализ отраженного сигнала, отображение на индикаторе спектров с выхода каналов, производят автономную установку и подрыв источника взрывного сигнала, измеряют зависимость скорости звука от глубины, измеряют уровень помехи в полосе приема, определяют порог обнаружения, принимают сигнал прямого распространения взрывного сигнала, который превысил выбранный порог обнаружения, определяют время приема сигнала прямого распространения от взрывного источника до приемника Тпрям, измеряют спектр сигнала прямого распространения, превысившего порог обнаружения, определяют ширину спектра сигнала прямого распространения в полосе приемного устройства Фпрям, принимают сигнал, отраженный от объекта, определяют время приема отраженного сигнала Тэхо, измеряют спектр отраженного сигнала, определяют полосу спектральных составляющих отраженного сигнала, превысивших порог обнаружения Фэхо, определяют дистанцию до объекта по формуле Дизм=К(Фпрям-Фэхо), где К - коэффициент, определяющий частотное затухание спектра сигнала при распространении, при этом Дизм>(Тэхо-Тпрям)С, где С - скорость звука. 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем обнаружения зондирующих сигналов гидролокаторов, установленных на подвижном носителе. Техническим результатом от использования изобретения является обеспечение возможности определения изменения курсового угла движения источника зондирующего сигнала, скорости изменение направления его движения. Для достижения указанного технического результата в способе производится последовательный прием зондирующих сигналов перемещающегося источника, определение момента времени прихода первого принятого зондирующего сигнала, отличающийся тем, что введены новые операции, а именно: последовательно измеряют моменты времени ti приема еще n зондирующих сигнала, где n не менее 3-х, определяют временной интервал Tk между моментами прихода каждых двух следующих друг за другом зондирующих сигналов Tk=ti+1-ti, определяют разность измеренных временных интервалов ΔTm=Tk+1-Tk, где m - номер измерения разности последовательных временных интервалов, определяют знак разности временных интервалов, запоминают первую разность временных интервалов, определяют следующую разность временных интервалов, если разность интервалов имеет отрицательный знак, определяют косинус курсового угла движения источника, как отношение каждой последующей разности к первой разности временных интервалов, определяют курсовой угол движения источника зондирующих сигналов, как величину, обратную косинусу измеренного отношения, если измеренная величина разности положительная, то источник зондирующих сигналов удаляется, и косинус угла вычисляется, как отношение первой разности к каждой последующей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в задачах определения класса объекта при разработке гидроакустических систем. Предложен способ классификации гидроакустических сигналов шумоизлучения морского объекта, включающий прием антенной сигналов шумоизлучения морского объекта в аддитивной смеси с помехой гидроакустической антенной, преобразование сигнала в цифровой вид, спектральную обработку принятых сигналов, накопление полученных спектров, сглаживание спектра по частоте, определение порога обнаружения исходя из вероятности ложных тревог и при превышении порога обнаружения текущего спектра на данной частоте принятии решения о наличии дискретной составляющей, по которой классифицируют морской объект, в котором сигналы шумоизлучения морского объекта в аддитивной смеси с помехой принимают двумя полуантеннами гидроакустической антенны, спектральную обработку принятых сигналов производят на выходах полуантенн, суммируют спектры мощности на выходах двух полуантенн, определяя суммарный спектр мощности S ∑ 2 (ω k) , находят разность S Δ 2 (ω k) спектров мощности на выходах двух полуантенн, определяют разностный спектр S 2 (ω k) ∑ − Δ ¯ = S Σ 2 (ω k) ¯ − S Δ 2 (ω k) ¯ - спектр мощности шумоизлучения морского объекта, а о наличии дискретных составляющих судят при превышении порога обнаружения частотами спектра мощности шумоизлучения морского объекта. Это обеспечивает устранение влияния спектра помехи, принимаемой по боковому полю характеристики направленности гидроакустической антенны и правильное определение классификационных спектральных признаков. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к устройствам определения координат объектов, излучающих акустические сигналы, с помощью территориально разнесенных волоконно-оптических датчиков - измерителей звукового давления. Технический результат - повышение точности определения местоположения и распознавание типа объекта за счет оценки спектрального состава его акустического шума и параметров движения. Технический результат достигнут за счет введения второй петли для передачи оптических импульсов другой длины волны и последовательной цепочки узлов: (2N+3)-го световода, третьего ФПУ, второго генератора импульсов, второго источника оптического излучения, (2N+4)-го световода. 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и предназначено для определения параметров объектов, шумящих в море. Исследуют шумовой гидроакустический сигнал морского объекта, сопоставляя его с прогнозным сигналом, динамически сформированным для совокупности предполагаемых шумностей объекта и дистанций до объекта, путем определения коэффициента корреляции. По максимуму функции зависимости коэффициента корреляции от предполагаемой шумности объекта и предполагаемой дистанции до объекта совместно определяют оценку шумности объекта и оценку дистанции до объекта. Техническим результатом изобретения является повышение точности оценки шумности объекта с одновременным уменьшением общего количества арифметических операций при проведении оценок шумности объекта и дистанции до объекта. 2 ил.

Изобретение относится к акустическим пеленгаторам (АП), акустическим локаторам (АЛ) и может быть использовано для определения пеленга источника звука (ИЗ). Задачей изобретения является повышение точности пеленгования ИЗ при наклонных к плоскости горизонта поверхностях Земли, где размещается акустическая антенна, и сокращение времени на определение пеленга этого источника. Пеленг ИЗ в данном способе определяют следующим образом: измеряют температуру воздуха, скорость ветра, дирекционный угол его направления в приземном слое атмосферы и вводят их в электронную вычислительную машину, намечают по топографической карте район особого внимания (РОВ), где могут размещаться огневые позиции артиллерии и минометов, выбирают на местности ровную площадку примерно прямоугольной формы длиной не менее трехсот метров и шириной не менее десяти метров, большие стороны которой были бы примерно перпендикулярны направлению на примерный центр РОВ, измеряют угол наклона этой площадки к плоскости горизонта и с учетом этого угла, используя оптико-механический прибор и дальномерную рейку, устанавливают ЗП специальным образом на местности, принимают акустические сигналы и помехи, преобразуют их в электрические сигналы и помехи, обрабатывают в 1 и 2 каналах обработки сигналов АП или АЛ, определяют на выходе этих каналов постоянные напряжения U1 и U2, пришедшие только из РОВ, вычитают из напряжения U1 напряжение U2, складывают эти напряжения, получают отношение разности к их сумме ηСР и автоматически по программе вычисляют истинный пеленг источника звука αИ. 8 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке систем определения координат по данным тракта шумопеленгования гидроакустических комплексов. Способ содержит прием гидроакустического шумового сигнала гидроакустической антенной, сопровождение цели в режиме шумопеленгования, спектральный анализ гидроакустического шумового сигнала в широкой полосе частот, определение дистанции до цели, прием гидроакустического шумового сигнала производят половинами гидроакустической антенны, измеряют взаимный спектр между гидроакустическими шумовыми сигналами, принятыми половинами гидроакустической антенны; измеряют автокорреляционную функцию этого взаимного спектра (АКФ); измеряют несущую частоту автокорреляционной функции Fизм, измеряют разность между измеренной несущей частотой и эталонной несущей частотой сигнала шумоизлучения цели Fэталон, измеренной на малой дистанции (Fэталон-Fизм), а дистанцию до цели определяют по формуле Д=(Fэталон-Fизм)K, где K коэффициент пропорциональности, который вычисляется как отношение изменения несущей частоты автокорреляционной функции на единицу расстояния при определении эталонной частоты. 1 ил.

Изобретения относятся к области гидроакустики и могут быть использованы для контроля уровня шумоизлучения подводного объекта в натурном водоеме. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретений, является получение возможности измерений уровня шума подводного плавсредства непосредственно с самого плавсредства. Данный технический результат достигается тем, что с плавсредства поднимают измерительный модуль (ИМ), оснащенный гидрофонами, и с помощью него измеряют уровень шумоизлучения плавсредства. ИМ снабжен системой проверки его работоспособности без демонтажа устройства. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство (100) для разрешения неоднозначности из оценки (105) DOA (φ ^ amb) содержит анализатор (110) оценки DOA для анализирования оценки (105) DOA (φ ^ amb) для получения множества (115) неоднозначных параметров анализа (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)) посредством использования информации (101) смещения, причем информация (101) смещения представляет отношение (φ ^ ↔φ) между смещенной (φ ^) и несмещенной оценкой DOA (φ), и блок (120) разрешения неоднозначности для разрешения неоднозначности в множестве (115) неоднозначных параметров анализа (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)) для получения однозначного разрешенного параметра (φ ˜ res; fres, 125). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в качестве гидроакустического вооружения подводных лодок различного назначения, а также при проведении подводных геологических и гидроакустических работ и исследований. Комплекс включает в себя тракты основного и дополнительного шумопеленгования, тракт обнаружения гидроакустических сигналов, тракт гидролокации, тракт связи и опознавания, тракт миноискания и обнаружения навигационных препятствий, центральную вычислительную систему, систему отображения, регистрации, документирования и управления и общую шину. При этом все излучающие антенны тракта гидролокации выполнены электронно управляемыми как по числу лучей характеристики направленности, так и по их ширине и направлению. Тракт основного шумопеленгования содержит основную носовую приемную антенну и первое устройство предварительной обработки. Тракт обнаружения гидроакустических сигналов содержит три приемные антенны и второе устройство предварительной обработки. Тракт гидролокации содержит три электронно управляемые антенны и первое генераторное устройство. Тракт связи и опознавания содержит две излучающие антенны и второе генераторное устройство. Тракт миноискания и обнаружения навигационных препятствий содержит приемопередающую антенну, переключатель «прием-передача», третье генераторное устройство и третье устройство предварительной обработки. Тракт дополнительного шумопеленгования содержит гибкую протяженную буксируемую антенну, кабель-трос, токосъемное устройство и четвертое устройство предварительной обработки. Технический результат: повышение скрытности работы ГАК и дальности обнаружения целей в режиме ГЛ. 1 ил.