ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗМЕРОВ РАССЕИВАТЕЛЕЙ В КИЛЬВАТЕРНОЙ СТРУЕ

Измеритель размеров рассеивателей в кильватерной струе
Полезная модель относится к гидроакустической измерительной технике.
Любое судно в процессе движения создает кильватерную струю, под которой понимается полоса вспененной воды, образуемой винтами и обтеканием идущего судна. Акустические свойства кильватерных струй подлежат специальному изучению /Физические основы подводной акустики. /Под ред.В.И.Мясищева. - М.: Сов.радио, 1955. - с.593-731/. Основной характеристикой акустических свойств кильватерной струи являются размеры рассеивателей, которые появляются за счет того, что создавая продвигающее усилие, винты судна развивают равную по величине и противоположную по направлению силу, приложенную к воде. В результате вода, проходящая сквозь винты или около них, приходит в движение в направлении, обратном движению корабля.
Вблизи корабля кильватерная струя состоит из нескольких частей: одной или нескольких винтовых струй и корпусной струи, обусловленной трением между корпусом корабля и водой, движущихся в направлении движения корабля. В кильватерных струях судов сила винтовых струй равна направленной вперед корпусной струи.
Требуемым результатом является определение размеров рассеивателей в кильватерной струе в процессе эксплуатации судна без привлечения вспомогательных судов.
Известно устройство для измерения размеров рассеивателей в кильватерной струе, содержащее источник звукового сигнала, расположенный вне кильватерной струи, гидроакустически связанный с ним через кильватерную струю приемник звукового сигнала и вычислитель размеров рассеивателей
г о 0 1 .V г ;2 .  5 6
G01 S7/40 G01 S 15/58
/Физические основы подводной акустики. /Под ред.В.И.Мясищева. - М.: Сов.радио, 1955.-c.644/.
Недостатком устройства-аналога является необходимость использования двух вспомогательных судов, зависимость результатов измерений от взаимного расположения движущегося судна и вспомогательных судов, невозможность измерять размеры рассеивателей в процессе автономного плавания судна.
Известно устройство, выбранное за прототип, содержащее эхолот, перемещаемый поперек струи исследовательским кораблем, также содержащее отражающий объект с известным коэффициентом отражения /Физические основы подводной акустики. /Под ред.В.И.Мясищева. - М.: Сов.радио, 1955. - С.646/.
Недостатками устройства-прототипа являются необходимость использования исследовательского корабля и невозможность определять размеры рассеивателей в автономном плавании судна.
Задачей полезной модели является обеспечение определения размеров рассеивателей в кильватерной струе в процессе эксплуатации судна.
Полезная модель как и устройство прототип содержит излучатель гидроакустического сигнала. В ней имеются последовательно соединенные гидроакустическая буксируемая антенна (ГПБА), акустически через водную среду связана с гидроакустическим излучателем, блок уплотнения информации, кабель-буксир, разуплотнитель информации, также имеются параллельно соединенные п коррелометров, входы которых соединены с 2п выходами разуплотнителя информации.
Существенными признаками устройства являются введение излучателя, обеспечивающего излучение в направлении кормы судна, введение гибкой протяженной буксируемой антенны, состоящей из электроакустических преобразователей, введение блоков уплотнения и разуплотнения информаЦ1Ш, введение п корреляторов, п вычислителей и введение блока статистической обработки. Также выбор AL, обеспечивающий подавление турбулентных пульсаций.
Причинно-следственные связи между существенными признаками устройства и требуемым техническим результатом состоят в том, что использование буксируемой антенны и введенных блоков позволяет определять размеры рассеивателей в процессе эксплуатации судна. Причем при различном состоянии морской среды, при разных скоростях хода. Это может обеспечиваться для судов всех классов.
Введенное условие на AL обусловлено необходимостью борьбы с гидродинамической составляющей помех при буксировке ГПБА.
Для подавления псевдозвуковых воздействий потока следует использовать коэффициент продольной пространственно-временной корреляции для безградиентного пограничного слоя согласно Корокоса:
(Д1)
где AL - пространственный интервал вдоль по потоку; Uc  0,8V - скорость конвекционного переноса вихрей; V - скорость протягивания ГПБА, совпадающая со скоростью объекта (т.е. при неиспользовании старт-стопного варианта). Масштаб вихрей:
А,турб  0,8V/fo, В полосе частот Af корреляция:
2Мт
(AL):
турб
Если выдвинуть условие:
AL
. ,3ue/f 3,8-0,8V/f.
Сущность изобретения поясняется фиг.1, на котором приведена блоксхема предлагаемого устройства.
Устройство для определения размеров рассеивателей в кильватерной струе содержит последовательно соединенные гидроакустический излучатель 1 и ГПБА 2, связанные по гидроакустическому каналу, уплотнитель информации 3, кабель-буксир 4, разуплотнитель информации 5, параллельно соединенные п корреляторов 6, п вьиислителей размеров рассеивателей 7, также содержит блок статистической обработки информации о размерах рассеивателей 8, п входов которого соединены с п выходами вычислителей размеров рассеивателей 7.
Работа устройства осуществляется следующим образом. Излучатель 1 создает гидроакустический сигнал, распространяющийся в частности вдоль гибкой буксируемой антенны 2. В ГПБА выбирается п пар приемников, расположенных на расстоянии AL  C/f, AL  3,8  0,8V/f. В блоке 3 информация уплотняется для передачи по маложильному кабель-буксиру 4. На борту судна в блоке 5 происходит разуплотнение информации. Сигналы от п пар приемников поступают на корреляторы 6. В блоках 7 вьиисляются размеры рассеивателей а. Реформация с п вьлислителей поступает на блок 8, в котором находится среднее значение размеров рассеивателей а, дисперсия и другие статистические характеристики.
Блоки устройства известны из практики гидроакустики. ГПБА 2 описано в статье /Гуревич А.А., Гусев Н.М., Яковлев Г.В. Гидроакустические системы с гибкими протяженными буксируемыми антеннами. - Судостроение за рубежом, 1984, № 10 (214). - с.34-53/, а также в статье /Соколов М. Гибкие протяженные гвдроакустические антенны. - Морской сборник, 1985, №3.-с.81-83/.
J.
4