ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ НАДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ ПОИСКА И СОПРОВОЖДЕНИЯ ТОРПЕД

ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ НАДВОДНЫХ КОРАБЛЕЙ ПОИСКА И
СОПРОВОЖДЕНИЯ ТОРПЕД
Предложение относится к области гидроакустической техники и предназначено для совершенствования средств гидроакустического вооружения надводных кораблей.
Известны гидроакустические станции для надводных кораблей (НК), предназначенные для поиска и сопровождения торпед. Сведения о параметрах гидроакустических станций для НК, решающих указанную задачу, приведены, например, в справочных изданиях фирмы JANES - Underwater Warfare Systems, 199б-1997г,г,, стр.55,56; 1999г, стр.25.
Так, например, к таким станциям относится станция «Альбатрос (Франция). Эта станция содержит буксируемую гидроакустическую антенну. Обнаружение и сопровождение торпед ведется в режиме шумопеленгования, в широком диапазоне углов. Предусмотрен режим классификации цели по ее шумовым сигналам, (см. JANES - Underwater Warfare Systems, 1996-1997г.г., стр.55).
К ним относится и станция U/PDT (Франция), содержащая подкильную или буксируемую гидроакустическую антенну и осуществляющая поиск и сопровождение торпед в режиме шумопеленгования (см. JANES - Underwater Warfare Systems, 19961997г.г., стр.55).
Следует отметить также усовершенствованную версию этой станции, станцию Satar (см. JANES - Underwater Warfare Systems, 1996-1997Г.Г., стр.56).
Недостатком известных гидроакустических станций для НК поиска и сопровождения торпед является ограниченная величина дальности обнаружения торпеды и небольшая величина вероятности правильной классификации цели, что объясняется использованием для обнаружения и классификации торпеды только ее шумовых сигналов. Недостатком указанных станций является также отсутствие у них возможности измерения дистанции до цели, выработки курса и скорости целей. Дистанция, курс и скорость целей необходимы для обеспечения работы стрельбовых установок современных систем противоторпедной защиты надводных кораблей. Задача измерения дистанции до цели может в ряде случаев решаться и в режиме шумопеленгования. Однако известные способы не решают задачи с требуемой точностью.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели аналогом является гидроакустическая станция Alto, входяш;ая в противоторпедную корабельную систему Salto (Франция). Она содержит приемную подкильную или буксируемую гидроакустическую антенну, блок предварительных усилителей, приемный тракт с устройством обработки шумовых сигналов цели в режиме шумопеленгования (ШП) и устройством классификации цели в режиме ПШ, а также пульт управления и индикации принятых и обработанных сигналов.
торпедной атаке и классификация цели по ее шумовым сигналам при участии оператора. Данные о торпеде передаются в систему противодействия торпедной атаке Contralto, (см. JANES Underwater Warfare Systems, 1999г., стр.25).
Приведенному аналогу присущи все недостатки известных станций поиска и сопровождения торпед, сформулированные выше. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение величины дальности обнаружения торпеды и величины вероятности ее правильной классификации гидроакустической станцией для надводных кораблей поиска и сопровождения торпед, а также обеспечение возможности определения станцией дистанции, курса и скорости торпеды.
Для решения поставленной задачи в гидроакустическую станцию для надводных кораблей поиска и сопровождения торпед, содержаш,ую гидроакустическую антенну, соединенную со входом блока предварительных усилителей, тракт приема с устройством обработки сигналов режима шумопеленгования (ШП) и устройством классификации цели режима ШП, информационные выходы и входы управления которых соединены соответственно с информационным входом и выходом управления пульта управления и индикации, причем- выход блока предварительных усилителей соединен со входом устройства обработки сигналов режима ШП, а информационный выход устройства дополнительно соединен со входом устройства классификации цели режима ШП, введены новые признаки, а именно:
гидроакустическая антенна выполнена обеспечиваюш;ей излучение зондируюшлх сигналов режима гидролокации (ГЛ) и прием сигналов в режиме ГЛ и в режиме обнаружения гидроакустических
сигналов (ОГС), в гидроакустическую станцию включен тракт излучения зондирующих сигналов режима ГЛ, выход которого соединен с гидроакустической антенной, а вход управления соединен с выходом управления пульта управления и индикации, в приемный тракт включены устройство обработки сигналов режима ГЛ, устройство классификации цели режима ГЛ, устройство обработки сигналов режима ОГС, устройство комплексной классификации цели, информационные выходы и входы управления которых подсоединены соответственно к информационному входу и выходу управления пульта управления и индикации, причем входы устройств обработки сигналов режимов ГЛ и ОГС соединены с выходом блока предварительных усилителей, информационный выход устройства обработки сигналов режима ГЛ дополнительно подсоединен к входу устройства классификации цели режима ГЛ, информационные выходы устройств классификации цели режимов ПШ и ГЛ дополнительно подсоединены к входу устройства комплексной классификации цели.
Технические результаты от использования предлагаемой полезной модели заключаются в следующем.
Достигается повышение величины дальности обнаружения торпеды гидроакустической станцией для НК поиска и сопровождения торпед благодаря введению в приемный тракт станции устройства обработки сигналов режима ОГС. Действительно, расчеты показывают, что дальность обнаружения указанным устройством гидролокационных сигналов активных акустических систем самонав.едения торпед превышает дальность обнаружения шумов торпеды устройством обработки сигналов режима ШП.
Увеличивается вероятность прав:лльной классификации торпеды станцией благодаря введению в приемный тракт устройства классификации цели режима ГЛ и устройства комплексной классификации.
Обеспечивается возможность определения станцией дистанции, курса и скорости торпеды, что достигается введением в состав станции, тракта излучения зондирующих сигналов режима ГЛ и введением в приемный тракт станции устройства обработки сигналов режима ГЛ.
Указанные новые возможности станции позволяют обеспечить работу современных противоторпедных комплексов для надводных кораблей.
Предлагаемая полезная модель (см. фиг.1) содержит гидроакустическую антенну 1, блок предварительных усилителей 2, тракт излучения зондирующих сигналов режима ГЛ 3, тракт приема 4, в состав которого входят устройство обработки сигналов режима ШП 5, устройство классификации режима ШП 6, устройство обработки сигналов режима ГЛ 7, устройство классификации режима ГЛ 8, устройство обработки сигналов режима ОГС 9, устройство комплексной классификации 10, а также пульт управления и индикации 11.
Гидроакустическая антенна 1 соединена со входом блока предварительных усилителей 2 и выходом тракта излучения 3. Вход тракта излучения 3 соединен с выходом управления пульта 11. Выход блока 2 соединен с входами устройств 5, 7 и 9. Информационные выходы и входы управления устройств 5... 10 соедине-Мы соответственно с информационным входом и выходом
управления пульта 11. Информационные выходы устройств 5 и 7 соединены дополнительно соответственно с информационными входами устройств б и 8. Информационные выходы устройств 6 и 8 соединены дополнительно с информационным входом устройства 10.
Гидроакустическая антенна модели состоит из акустических пьезоэлектрических преобразователей, обеспечивающих как прием сигналов всех рабочих режимов, так и излучение зондирующих сигналов режима ГЛ. Такие антенны широко используются при проектировании гидроакустических систем как в нашей стране, так и за рубежом. В качестве примера может служить антенна корабельного гидролокатора SQS-26. Антенна представляет собой цилиндрическую базу диаметром 4,9м, на поверхности которой расположены несколько сотен акустических пьезокерамических преобразователей, изготовленных из титаната бария. Преобразователи обеспечивают преобразование электрических сигналов в звуковые при излучении и преобразование звуковых сигналов в электрические сигналы при приеме эхо-сигналов, шумовых сигналов цели, сигналов помехи (см. книгу А.П.Простакова «Гидроакустика и корабль. Л., Судостроение, 1967, стр.35). Принципы построения преобразователей и акустических антенн изложены также в книге А.П.Евтютова и др. «Справочник по гидроакустике. Л./ Судостроение, 1988г., стр. 201-353.
Разработка тракта излучения, блока предварительных усилителей, устройств тракта приема, пульта управления и индикации не встречает технических трудностей, поскольку не требует оригинальных технических решений. Так, например, принципы построения устройств тракта излучения, пульта
управления и индикации, предварительных усилителей и устройств обработки информации тракта приема в режимах гидролокации и шумопеленгования гидроакустической станции приведены в указанном выше «Справочнике по гидроакустике, стр.18-59, 382-475; в книге «Применение цифровой обработки сигналов под ред. Э.Оппенгейма, М., изд. «Мир, 1980г., стр. 389-478. В этой книге подробно описываются устройства приемно-излучающего тракта гидроакустической станции для надводного корабля DE-il60-AN/SQS56 (стр. 428-433).
В указанных источниках показано, что тракт излучения включает генератор зондирующих импульсов, формирователь диаграммы направленности и каналы усиления мощности, соединенные с преобразователями акустической антенны.
Предварительные усилители включают каскады усиления сигналов, принятых гидроакустической антенной, а также фильтры, формирующие общую рабочую полосу частот станции. В современных станциях предварительные усилители содержат также преобразователи входных аналоговых сигналов в цифровую форму, поскольку основная обработка информации осуществляется с помощью цифровых средств.
Устройство обработки сигналов режима ШП включает формирователь диаграмм направленности, фильтры, формирующие рабочие диапазоны частот режима ШП, и интегрирующие цепи.
Устройство обработки сигналов режима ГЛ включает формирователь диаграмм направленности, компенсатор сдвига частоты вследствие эффекта Доплера, согласованные фильтры, автомат сопровождения цели.
Принципы построения и структура устройств обработки сигналов режима ОГС гидроакустических станций заимствованы из радиолокационной техники, где решаются задачи обнаружения сигналов работаюпщх радиолокационных станций (РЛС). Описание таких устройств, входящих в состав РЛС, приведено, например, в книге А.Н.Волжина и В.А.Яновича «Прогиворадиолокация, М., изд. МО СССР, 1960г., стр. 5-46. Устройство включает формирователь диаграмм направленности, набор согласованных фильтров для приема зондирующих сигналов различной длительности и различных значений несущих частот ГАС и анализатор, осуществляющий измерение несущей частоты и длительности зондирующих сигналов, направление их прихода, а также частоту повторения и интенсивность сигналов. Аналогично выполняется и устройство обработки сигналов режима ОГС ГАС.
Принципы построения и структура устройств классификации в ГАС изложены, например, в книге А.Н.Яковлева и Г.П.Каблова «Гидролокаторы ближнего действия. Л., Судостроение, 1983г., стр. 1Г5-136. В состав таких устройств входят: блок выделения и измерения классификационных признаков цели; блок сравнения, где признаки сравниваются с набором эталонов признаков всех классов целей; блок принятия рещения, где производится отнесение цели к тому или иному классу. Основными классификационными признаками в режиме ШП являются: соотношение уровней сигнала в различных частотных поддиапазонах; характер спектра огибающей сигнала; частоты и величина дискрет в спектре сигнала, величина ВИП цели. В режиме ГЛ такими признаками являются: величина доплеровского сдвига частот различных компонент тонального эхосигнала; соотношение мощностей компонент эхо-сигнала, имеющих различный доплеровский сдвиг; параметры взаимной корреляционной функции опорного сигнала и эхо-сигнала при сложном зондирующем сигнале; значения ВИП, ВИР цели, курс и скорость цели.
Устройство комплексной классификации осуществляет интегральную оценку класса цели по признакам, выработанным частными устройствами классификации в режимах ШП и ГЛ. Так, например, если в устройствах классификации этих режимов принято одинаковое рещение относительно класса цели, соответствующее решение выносит и задача комплексной классификации. Если же в частных устройствах принимается различное решение, задача комплексной классификации принимает более правильное решение, поскольку располагает большим набором признаков. По этой же причине задача комплексной классификации может принять решение о классе цели в случае, когда в частных устройствах классификации никакого решения не принимается.
Пульт управления и индикации содержит панель с органами включения станции, управления станцией в рабочих режимах и установки начальных значений параметров приемно-излучающего тракта; индикаторные устройства для отображения сигналов, поступающих с выхода приемного тракта; органы контроля и поиска неисправности аппаратуры станции; телефонные гнезда для подключения головных телефонов оператора-гидроакустика.
Таким образом, техническая реализация станции по предлагаемой полезной модели не встречает трудностей.
Оператор-гидроакустик включает на пульте 11 режимы шумопеленгования и обнаружения гидроакустических сигналов. Осуществляется прием сигналов гидроакустической антенной 1, усиление, фильтрация и аналого-цифровое преобразование сигналов в блоке,- предварительных усилителей 2 и их обработка устройствами 5 и 9 приемного тракта 4. При обнаружении цели оператором на индикаторе пульта 11 в одном из указанных режимов, производится ее классификация с помощью устройства 6 и автоматическое сопровождение устройством 5. В случае классификации цели как торпеды и подтверждения этого рещения оператором, последний включает на пульте управления 11 режим гидролокации. Осуществляется излучение зондирующих сигналов с помощью тракта излучения 3 и обработка эхо-сигналов с помощью устройства 7 приемного тракта 4. При вхождении цели в зону действия гидролокатора цель обнаруживается оператором на экране индикатора пульта 11 и берется на автоматическое сопровождение. Осуществляется классификация цели в режиме гидролокации с помощью устройства 8, а также комплексная классификация цели по данным режимов шумопеленгования и гидролокации с помощью устройства 10 приемного тракта 4. При классификации цели как торпеда и подтверждения этого решения оператором, последним с помощью органов управления пульта 11 в систему противоторпедной защиты  корабля выдаются данные пеленга, дистанции, курса и скорости цели, выработанные в процессе ее автоматического сопровождения в режиме гидролокации.