Устройство гидроакустической маскировки морского подвижного объекта

Устройство гидроакустической маскировки морского подвижиого объекта
Полезная модель относится к гидроакустической технике, а конкретнее, к устройствам гидроакустической маскировки вторичных полей морских подвижных объектов (МПО).
Китовые с помощью гидролокационных сигналов определяют дистанцию до китобойного судна и уклоняются от встречи с этим МПО см., например, М.Д.Трусканов, Е.В.Шишкова, М.Н.Щербино. Новое в технике рыболокации. Обзор литературы. - М.: Пищевая промышлевиость, 1967. 136 с.. Поэтому целесообразно замаскировать это МПО под ложные объекты, отражающие гидролокационный сигнал и расположенные в окрестностях МПО.
Из военной гидроакустики известны системы противодействия гидролокационному наблюдению в виде имитационных патронов, или «пузырных целей, применявпшеся в ходе войны. В немецком флоте применялись пузырные цели «Больд, выстреливающиеся с подводной лодки из специального устройства «Пилленверфер А.Л.Простаков. Гидроакустика в иностранных флотах. -Л.: Судостроение, 1964. - с. 115.
Однако «пузырные цели неподвижны; они не создают при отражении акустических волн эффект Допплера, что позволяет их легко классифицировать.
Паиболее близкими по технической сущности к предлагаемому устройству маскировки МПО являются имитаторы подводных лодок, которые могут воспроизводить отраженное акустическое поле корабля по заранее заданной программе журнал Missiles and Rockets, 1961, vol.8, № 11. Эти имитаторы представляют собой малогабаритные самоходные снаряды, напоминающие торпеду, с размерами, например, длиной 3,35 м, диаметр корпуса 0,35 м, вес 155,6 кг. Па них устанавливается тракт маскировки, соGOl S 15/96
держащий гидроакустический всеиаправленный приемник, усилитель и гидроакустический всенаправленный излучатель. Ретранслированные посылки имитируют эхосигнал, интенсивность которого благодаря усилению соответствует интенсивности эхо-сигнала от подводной лодки.
Недостатком устройства - прототипа является необходимость создания самоходного устройства и не оперативность его использования.
Задачей полезной модели является маскировки МПО под ложные объекты, создаюпще эхосигнал вне расположения МПО без использования самоходных устройств.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство гидроакустической маскировки морского подвижного объекта, содержащее, как и устройство-прототип, гидроакустический приемник, усилительретранслятор и гидроакустический излучатель, расположенные на МПО. Гидроакустический приемник выполнен в виде последовательно соединенных направленной приемной гидроакустической антенны с круговым обзором пространства, многоканального приемного тракта, формирователя характеристик направленности, блока определения направления на сигнал гидролокатора, блока узкополосного спектрального анализа, блока сдвига спектра приемного сигнала на Дошшеровский сдвиг частоты, исходя из имитируемой скорости хода МПО. Гидроакустический изл5Д1атель выполнен в виде направленного излучающего тракта так, чтобы он создавал на отражающих поверхностях дна или поверхности моря блики по размерам, соответствующим ложным МПО, также введен блок определения и регулировки усиления усилителя-ретранслятора, выполненный обеспечивающим интенсивность маскирующего сигнала в направлении на гидролокатор, соответствующую отражениям от МПО с  коэффициента отражения в этом направлении от дна или поверхности моря, выход которого соединен с управляемым входом усилите.пя-ретранслятора, также введен блок управления, синхровходы и сишфовыходы которого соединены с синхронизируемыми блоками устройства.
Блок определения и регулировки усиления усилителя - ретранслятора содержит последовательно соединенные блок расчета расстояния до блика ложного МПО. Первый, второй, третий входы которого соединены соответственно к выходам блока определения направления на сигнал гидролокатора, глубиномера МПО, эхолота МПО, блок расчета необходимого усиления, блок регулировки усиления, выход которого соединен с регулировочным входом усилителя-ретранслятора, также введены блок памяти эквивалентного радиуса ложной цели Кэкв-, блок памяти коэффициента концентрации излучателя К, вход которого соединен с излучающим трактом, блок памяти чувствительности излучателя, волнограф и блок данных отражений от дна моря, выходы которых соединены соответственно со вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока расчета необходимого усиления.
Направленный излучающий тракт содержит последовательно соединенные блок амплитудно-фазового распределения, вход которого соединен с усилителем-ретранслятором и излучатель из электроакустических преобразователей, также содержит последовательно соединенные блок памяти размеров ложных МПО, блок выбора характеристик направленности (ХН), выход которого соединен со вторым входом блока амплитудно-фазового распределения, а второй выход соединен со входом блока памяти К, второй вход соединен с выходом блока расчета расстояния до блика ложного МПО.
Техническим результатом полезной модели является оперативность, так как реакция на принятый МПО гидролокационный сигнал осуществляется практически мгновенно. Кроме того, не требуется дорогое самоходное устройство разового действия.
Па фиг.1 приведена блок-схема устройства гидроакустической маскировки МПО.
На фиг.З приведена блок-схема направленного излучающего тракта.
На фиг.4 приведено пояснение к работе устройства.
На фиг.З приведено пояснение рассеянию акустических волн от неровных поверхностей.
Устройство гидроакустической маскировки MHO (фиг.1) содержит последовательно соединенные приемную гидроакустическую антенну 1, многоканальный усилительный тракт 2, формирователь характеристик направленности 3, блок определения направления на сигнал гидролокатора 4, блок узкополосного спектрального анализа 5, блок сдвига принятого сигнала на Допплеровский сдвиг частоты 6, усилитель-ретранслятор 7, направленный излучающий тракт 8, также содержит определения и регулировки усиления 9, вход которого соединен с выходом блока 4, а выход соединен с усилителем-ретранслятором 7, также содержит блок управления 10, синхровходы и сршхровыходы которого соединены и синхронизируемыми блоками устройства.
Блок определения и регулировки усиления 9 содержит последовательно соединенные блок расчета расстояния до блика ложного MHO 11, соединенный с глубиномером MHO 12, блок расчета необходимого усиления 13, блок регулировки усиления 14, выход которого соединен с блоком 8. Второй и третий входы блока 11 соединены с выходами блока 4 и выходом эхолота MHO 15.
Блок 9 также содержит блок памяти эквивалентного радиуса цели 16, блок памяти коэффициента концентрации 17, вход которого соединен с выходом блока 8, блок памяти ч)ствительности излучателя 18, волнограф 19, блок данных отражений от дна 20, выходы которых соединены со вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока 13 соответственно.
Направленный излучающий тракт 8 содержит последовательно соединенные блок амплитудно-фазового распределения 21, вход которого соединен с выходом блока 7, и излучатель из электроакустических преобM З J A
разователей 22, также содержит последовательно соединенные блок намяти размеров ложных МПО 23 и блока выбора характеристик направленности 24, выходы которого соединены со входами блоков 11 и 21, а выход соединен с блоком 13.
Работа устройства гидроакустической маскировки морского подвижного объекта осуществляется следующим образом. После поступления гидролокационного сигнала к приемно-гидроакустической антенне он преобразуется в электрическое напряжение, которое усиливается в блоке 2, В блоке 3 формируются характеристики направленности, которые обеспечивают помехоустойчивость приема сигнала и позволяют блоку 4 определить направление на сигнал гидролокатора. Так как в основном сигнал бывает сложным, он анализируется в спектроанализаторе 5, в блоке 6 сдвигается на Допплеровский сдвиг частот:
+ Л/--9/- МПОCosд ± А/ -  .
гдеУо - частота приемной посылки, определяемая в блоке 5; VMUO - скорость движения МПО; q - курсовой угол на источнике сигнала, определяемый в блоке 4; С - скорость звука в морской среде.
Сдвинутый на частоту Допплера сигнал подается на усилительретранслятор 7, коэффищ1ент усиления которого выбирается в блоке 9, и изл5Д1ается направленным изл)ающим трактом в дно или поверхность моря (см.пример на фиг.4). Это может осуществляться как по направлению на источник сигнала, так и в любую другую сторону по выбору оператора.
Работа блока определения и регулировки усиления 9 осуществляется по алгоритму, согласно которому коэффициент усиления усилителяретранслятора опреде.ляется
,г  измУизм  Рузм
р  р
пр пр
сенная в блоке памяти 18; Р„р - приемный сигнал гидролокатора; Иизм - напряжение на выходе усилителя-ретранслятора.
Значение Ризм выбирается по формуле, вычисляется в блоке 13:
р S п .Л.1о0.
изм  А jf „ fomp
Ч)
где S - коэффициент распознавания приемной системы источника сигнала, РП - уровень гидроакустических помех, Af - фактор аномалии, Кжв - эквивалентный радиус цели, заданный оператором для ложного МПО, занесенный в блок памяти 16, г - расстояние по трассе распространения сигнала маскировки до блока ложного МПО, вычисляемое в блоке 11 по данным глубиномера МПО 12, эхолота МПО 15с учетом направления, вырабатываемого в блоке 4, у - коэффициент затухания звука, Уотр - коэффициент отражения в направлении на источник сигнала, определяемый в блоках 19 или 20.
Излучаемая акустическая мощность
пт
ак- V2
(3,45-lOY/i:
где коэффициент концентрации излз ателя К образуется в блоке памяти 17.
Значение уотр определяется, например, по формуле Рэлея:
у2
I отр
где параметр Рэлея
(р   .
Здесь Я - длина звуковой волны, а - угол скольжения, /Р - средний квадрат высоты морской волны, определяемый волнографом 19.
В блоке данных отражений от дна 20 заносятся данные грунта в акватории и средние коэффициенты отражения. Папример, от грунта песчаного при среднем размере частиц 0,26 мм среднее значение коэффициента отражения 0,51 при каменистом грунте среднее значение коэффициента
отражения от 0,56 до 0,82 (А.П.Станкевич. Акустика моря. - Л.: Судостроение, 1966. - с. 129).
В блоке 8 направленность излучающего тракта выбирается такой, чтобы размеры ложного блеска были примерно равны размерам МПО, задаваемым оператором. Раствор характеристики направленности по половинной мощности при круглом раскрыве излучаемой диаметром d определяется по приближенной формуле
, фадусов. а
Отражения от неровной поверхности проходит в виде ложных целей к приемной системе гидролокатора (фиг.4 и 5).
Таким образом, устройство гидроакустической маскировки МПО успешно решает поставленную задачу.
Построение блоков устройства известно из практики гидроакустики. Приемный тракт из блоков 1, 2, 3, 4, 5 описан в книге под ред. Э.Оппенгеймера. Применение цифровой обработки сигналов. - М.: Мир, 1980. - с.436-475. Излучающий тракт из блоков 6, 7, 8 описан в книге Л.В.Орлов, А.В.Шабров. Гидроакустичекая аппаратура рыбопромыслового флота. - Л.: Судостроение, 1987. - с.201-210.