ПРИЕМНЫЙ ТРАКТ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ С БУКСИРУЕМОЙ АНТЕННОЙ

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в составе гидроакустической станции в качестве гидроакустического вооружения подводных лодок и надводных кораблей различного назначения, а также для обеспечения подводных геологических, сейсморазведочных и гидротехнических работ и в широких исследованиях Мирового океана
Одним из наиболее действенных гидроакустических средств дальнего обнаружения малошумных подводных целей и загоризонтного обнаружения надводных кораблей (НК), принятым на вооружение современными ВМС основных зарубежных держав и ВМФ Российской Федерации, являются низкочастотные активные и пассивные гидроакустические станции (ГАС) с протяженными буксируемыми антеннами (БА). Указанные системы с БА широко используются также для осуществления подводных геологических, сейсморазведочных и гидротехнических работ и при разнообразных исследованиях Мирового Океана. [1-6] В ходе совершенствования и повышения эффективности этих гидроакустических средств, в частности, повышения требований к точности пеленгования целей, возникла необходимость определения с высокой точностью положения антенны во время ее буксировки.
Эта информация может быть особенно полезной для варианта двухлинейной буксируемой антенны, позволяющей устранять неоднозначность пеленга на обнаруженную цель, присущую одиночной линейной антенне, без маневрирования корабля - буксировщика. Эффективность решения этой задачи существенно уменьшается при значительных кренах БА и требует введения соответствующей поправки.
В ряде ГАС с БА зарубежных ВМС, например SURTASS, применяются датчики курса, гидростатического давления (глубины погружения), температуры, а в некоторых разновидностях и датчики натяжения. [1, 6]. В [7] описано программируемое устройство сбора и передачи данных, подключаемое к датчикам, измеряющим физические параметры, например температуру, глубину, напряжение, проникновение флюида (затекание воды внутрь антенны) и натяжение.
Наиболее близким по функциональным и техническим характеристикам к предлагаемой полезной модели является приемный тракт гидроакустической станции с буксируемой антенной для НК ВМС США - AN/SQR - 19 [1]
Устройство - прототип состоит из буксируемой антенны (БА) с акустическими приемниками (гидрофонами) и блоком неакустических телеметрических датчиков курса, глубины и температуры, соединенной с устройством передачи электроакустической информации и контроллером интерфейса передачи телеметрической информации и системой первичной и вторичной обработки (СПВО), построенной на базе цифровой вычислительной системы (ЦВС), и содержащую блок обработки акустической информации и блок усреднения, выработки поправок и отображения данных о курсе, глубине хода БА и ее температуре (УПО КуГТ), причем выход устройства передачи электроакустической информации соединен с первым входом СПВО, соединенным с первым входом блока обработки акустической информации, а выход контроллера интерфейса передачи телеметрической информации соединен со вторым входом СПВО, соединенным со входом блока УПО КуГТ, выход которого соединен со вторым входом блока обработки акустической информации. Информация о глубине хода и температуре используются для вычисления скорости звука в среде, а информация о курсе и глубине хода - для внесения поправок в пеленгование.
Приемный тракт - прототип обладает следующим недостатком: в нем отсутствует возможность определения параметров качки антенны (крена и дифферента), что не позволяет выбирать оптимальный режим буксировки БА на соответствующей глубине с минимальным уровнем помех буксировки и контролировать эффективность устранения неоднозначности пеленгования в случае использования двухлинейной БА, а также вводить поправки на пеленгование целей, учитывающие параметры качки антенны,
Техническими результатами использования предлагаемой полезной модели, являются:
возможность минимизации динамических изменений положения антенны при буксировке с использованием данных датчиков крена и дифферента;
возможность уменьшения погрешности пеленгования целей за счет более стабильного движения буксируемой антенны при контроле ее крена и дифферента с помощью соответствующих датчиков;
возможность обеспечения решения задачи устранения неоднозначности пеленгования целей без маневрирования носителя (при двухлинейной БА)
возможность уменьшения погрешности пеленгования целей за счет введения поправок, учитывающих параметры качки БА.
Для обеспечения указанных технических результатов в приемный тракт гидроакустической станции с буксируемой антенной, в состав которой входят гидрофоны и блок неакустических телеметрических датчиков курса, глубины хода и температуры, содержащий устройство передачи электроакустической информации, контроллер интерфейса передачи телеметрической информации и систему первичной и вторичной обработки информации (СПВО), реализованную на базе цифровой вычислительной системы (ЦВС) и содержащую блок обработки акустической информации и блок усреднения, выработки поправок и отображения данных о курсе, глубине хода и температуре буксируемой антенны (блок УПО КуГТ), причем выход системы передачи электроакустической информации соединен с первым входом СПВО, соединенным с первым входом блока обработки акустической информации, а выход контроллера интерфейса передачи телеметрической информации соединен со вторым входом СПВО, соединенным со входом блока УПО КуГТ выход которого соединен со вторым входом блока обработки акустической информации, введены новые признаки, а именно: в состав буксируемой антенны введены блок датчиков крена буксируемой антенны и блок датчиков дифферента буксируемой антенны, а в СПВО введены блок усреднения, выработки поправок и отображения данных о крене буксируемой антенны (блок УПО Кр) и блок усреднения, выработки поправок и отображения данных о дифференте буксируемой антенны (блок УПО Д), входы которых подсоединены ко второму входу СПВО, при этом выходы блока датчиков крена буксируемой антенны и блока датчиков дифферента буксируемой антенны подключены ко входу контроллера интерфейса передачи телеметрической информации, а выходы блока УПО Кр и блока УПО Д подключены к третьему и четвертому входам блока обработки акустической информации.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется представленной на фиг.1 обобщенной структурной схемой.
Заявленный приемный тракт ГАС содержит буксируемую антенну 1 с гидрофонами, подключенными к устройству передачи электроакустической информации 5. В состав антенны также входят блок 2 неакустических телеметрических датчиков курса, глубины и температуры, блок 3 датчиков крена буксируемой антенны и блок 4 датчиков дифферента буксируемой антенны, выходы которых соединены со входом контроллера 6 интерфейса передачи телеметрической информации.
В состав СПВО 7, входят блок 8 обработки электроакустической информации, блок 9 КуГТ, блок 10 УПО Кр и блок 11 УПО Д. выход блока 5 которого с первым входом СПВО 7, соединенным с первым входом блока 8.Первый выход блока 6 соединен со вторым входом блока 7, соединенным со входом блока 9.Второй выход блока 6 соединен с третьим входом блока 7, соединенным со входом блока 10, и третий выход блока 6 соединен с четвертым входом блока 7, соединенным со входом блока 11. Выход блока 5 соединен со вторым входом блока 8, выход блока 10 соединен с третьим входом блока 8 и выход блока 11 соединен с четвертым входом блока 8. В качестве датчиков крена и дифферента используются акселерометры типа Silicon Design.
Программными средствами в заявленном приемном тракте ГАС с БА могут быть реализованы следующие основные функции:
- передача к СПВО в цифровой форме массива информации о крене и дифференте антенны, где расположены блоки датчиков;
- осреднение поступающей от датчиков информации, ее масштабирование и представление на пульт оператора;
- выработка поправок на основе полученной от телеметрических датчиков информации, обеспечивающих уменьшение ошибок пеленгования целей
- обеспечение функционирования указанных на фиг.1 блоков 6-11 и их взаимодействие с блоками алгоритмов СПВО, указанными выше.
Заявленный приемный тракт гидроакустической станции с БА работает следующим образом:
Распространяющиеся в морской среде сигналы от целей принимаются гидрофонами антенны 1, преобразуются ими в электрические сигналы и далее поступают в устройство передачи электроакустической информации 5, откуда поступают в СПВО 7, где в блоке 8 обработки акустической информации осуществляется их частотно-временная обработка с формированием веера характеристик направленности, выделением сигналов на фоне шумов и их пеленгованием.
Одновременно блок 2 неакустических телеметрических датчиков курса, глубины хода и температуры и дополнительно введенные блоки 3 и 4 датчиков крена и дифферента передают информацию на вход контроллера 6 интерфейса передачи телеметрической информации, с выходов которого указанная информация поступает на входы СПВО 7 и далее на входы блоков 9, 10, 11. С выходов указанных блоков данные, обеспечивающие ввод поправок в параметры пеленгования, а также отображение измеренных величин курсового угла, глубины хода,
крена и дифферента буксируемой антенны поступают на соответствующие входы блока обработки акустической информации 8.
Заявляемая полезная модель приемного тракта гидроакустической станции с буксируемой антенной может быть использована в ГАС для современных подводных лодок и надводных кораблей ВМФ и судов широкого назначения, решающих промышленные и исследовательские задачи.
Источники полезной информации
1. Гурвич А.А., Гусев Н.М., Яковлев Г.В. «Гидроакустические системы с гибкими протяженными буксируемыми антеннами.» Судостроение за рубежом, 1984, №10, ст.64-67
2. 50 лет ЦНИИ «Морфизприбор» Спб, ЦНИИ «Морфизприбор», 1999
3. Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, А.М.Дымшиц «Российская Гидроакустика: Современный этап развития» Гидроакустика. Научно-технический сборник. Выпуск 2, 2000
4. Active Low Frequency Towed Sonar. Проспект фирмы EDO Corporation
5. Ю.А.Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев «Корабельная гидроакустическая техника» Спб, «Наука» 2004, ст.54-60, 91-94, 309
6. Система обзора с буксируемой антенной (SURTASS) Проспект.
7. Патент США №5,592,437 1997 г.