УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЗВУКОПРОЗРАЧНОСТИ КИЛЬВАТЕРНОЙ СТРУИ

Устройство для измерения звукопрозрачности кильватерной струи
Полезная модель относится к гидроакустической технике и может быть использована для измерения звукопрозрачности кильватерного следа.
Как известно /Вержковский А.П. и др. Краткий словарь по радиоэлектронике. - М.: Воениздат, 1964. - с.81/, кильватерная струя представляет собой некоторый объем вспененной воды, образуемый движением судна. В этом объеме, хотя и временно, но сильно возрастает поглощение, излучение и рассеяние звука, обусловленные наличием воздушных пузырьков различных размеров, турбулентным движением воды, температурными неоднородностями и нерегулярностями.
Акустические характеристики кильватерного следа существенно зависят от состояния морской среды, скорости движения судна, формы его корпуса и других факторов.
Задачей полезной модели является создание устройства для измерения звукопрозрачности кильватерного следа судна в процессе автономного плавания этого судна.
Известно устройство определения звукопрозрачности кильватерного следа, описанное в книге /Физические основы подводной акустики. /Под ред.В.И.Мясищева. - М.: Сов.радио, 1955. - с.655/. Это устройство - прототип содержит два судна, на одном из которых имеется генератор и излучатель звука, а на другом, связанный с источником звука через кильватерную струю приемник звука, усилитель и регистратор.
Педостатками устройства-прототипа являются необходимость использования дополнительно двух судов и невозможность измерять звукопрозрачность кильватерного следа в процессе автономного плавания судна.
G 01 Н 3/00
Кроме того, имеется зависимость данных от взаимного расположения движущегося судна и расположения судов с излучающим и гфиемным трактами.
Предлагается полезная модель, свободная от перечисленных недостатков. Полезная модель содержит последовательно соединенные генератор и излучатель звукового сигнала, установленный на корме судна, создающего кильватерный след, причем излучаемые частоты установлены из соотношения:где f - частота в килогерцах;
V - скорость судна в узлах.
Также содержит связанные через след последовательно соединенные гибкую протяженную буксируемую гидроакустическую антенну (ГПБА) с характеристикой направленности, ось которой направлена на корму судна, а интенсивность сигнала установлена по крайней мере в 10 раз более высокая, чем шум, создаваемый движущимся судном, уплотнитель информации, кабель-буксир, разуплотнитель информации, узкополосный спектроанализатор, вычислитель звукопрозрачности кильватерной струи. Вычислитель звукопрозрачности кильватерной струи содержит последовательно соединенные процессор, первый вход которого соединен с выходом узкополосного спектроанализатора, и индикатор, также содержит блок памяти сигнала на стопе судна и блок памяти расстояния между излучателем и акустическим центром ГПБА, выходы которых соединены соответственно со вторым и третьим входами процессора, также содержит блок управления вычислителем, синхровходы и выходы которого соединены с процессором, блоками памяти и индикатором.
Сущность полезной модели поясняется фиг.1,2.
На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемой полезной модели устройства для измерения звукопрозрачности кильватерной струи. 2
0,17А,кГц
На фиг.2 приведена блок-схема вьлислителя звукопрозрачности кильватерной струи.
Для подтверждения возможности осуществления полезной модели следует указать, что генератор 1 создает сигналы на частотах f  0,17Л/, кГц, где V - скорость судна в узлах. Такой выбор рабочих частот обусловлен тем, что при источнике звука в струе затухание выражается интерполяционной формулой /Физические основы подводной акустики. /Под ред.В.И.Мясищева. - М.: Сов.радио, 1955. - с.655/:
H,  2,(4,8±l,6)t,
где t - возраст струи в минутах, Нг - в децибеллах. Причем:
n, 101og J(0)/J(r), где J(0) - интенсивность звука при отсутствии кильватерной струи;
J(r) - интенсивность звука на расстоянии г вдоль кильватерной струи.
Поскольку заметить снижение звукопрозрачности среды более точно, чем в 1 дБ, практически не реально, при Нг  1 можно найти ранее записанная условие на выбор частот сигналов при t  0.
Излучатель 2 выполняется обычно из пьезокерамики с характеристикой направленности, ось которой направлена на ГПБА 3. Тракт приема выполнен из последовательно соединенных ГПБА 3, уплотнителя информации 4, кабель-буксира 5, разуплотнителя иформации 6, узкополосного спектроанализатора 7 и вычислителя звукопрозрачности кильватерной струи 8. На практике длину кабель-буксира выбирают в пределах от 800 м до 1200 м. При этом можно выбирать разные расстояния г между кормой судна и акустическим центром ГПБА.
Вычислитель звукопрозрачности кильватерной струи 8 выполнен в виде последовательно соединенных процессора 9, первый вход которого соединен с выходом узкополосного спектроанализатора 7 и индикатора 10. Блоки памяти сигнала на стопе судна 11 и памяти 12 расстояния г между
кормой судна и акустическим центром ГПБА 3 соединены соответственно со вторым и третьим входами нроцессора 9. Синхронизацию работы вычислителя осуществляет блок унравления 13,
Работа устройства для измерения звуконрозрачности кильватерной струи осуществляется следующим образом. Судно выходит в море, вынускает ГПБА 3 и останавливается. Так как ГПБА 3 имеет нулевую плавучесть, сохраняется первоначальное расстояние г. При этом формируется характеристика направленности ГПБА 3, ось которой нацелена на корму судна. Осуществляют трактом из генератора 1 и излучателя 2 излучение сигнала и фиксируют значение J(0), т.е. в отсутствии кильватерной струи. Затем судно двигается и в процессе автономного плавания и при неизменном излучаемом сигнале фиксируют J(r).
Далее вычислитель 8 определяет отношение:
Н(г)  10 (0)/J(r) и, приводя к единичному расстоянию:
П(1)  10 (0)/J(r) - 20 log г
Для построения частотной зависимости П(г, f) либо излучают поочередно разные частоты, либо излучают ш)пмовой сигнал и наблюдают на выходе узкополосного спектроанализатора 7 G(0, f) и G(r, f). Затем находят с помощью вычислителя 8:
n(r,f)101og G(0,f)/G(r,f) и приводя к ед1шичному расстоянию:
П(г, f)  10 (0, f)/G(r, f) - 20 log r
Построение блоков устройства известно из практики гидроакустической техники /Гуревич А.А., Гусев П.М., Яковлев Г.В. Гидроакустические системы с гибкими протяженными буксируемыми антеннами. - Судостроение за рубежом, 1984, № 10 (214). - с.34-53; Соколов М. Гибкие протяженные гидроакустические антенны. - Морской сборник, 1985, № 3. - с.81-83/.