Буксируемая часть активно-пассивной гидроакустической станции

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована в гидроакустических станциях надводных кораблей (НК) Военно-Морского флота, а также научно-исследовательских судов и судов экологического контроля.
Известны активно-пассивные гидроакустические станции (ГАС) с гибкими протяженными буксируемыми антеннами (ГПБА) для надводного корабля (НК) (ГАС с ГПБА для НК) [Андреев М., Александров Ю., Козловский С., Охрименко С., Рубанов И. Особенности разработки и проведения испытаний гидроакустических станций с гибкой протяженной буксируемой антенной для НК // Морской сборник. - 2009. - №8. - с. 54-56], в состав которых входят
комплект бортовой (аналоговой и цифровой) части, размещаемой на объекте-носителе;
устройство постановки-выборки (УПВ) или спуско-подъемное устройство (СПУ), при помощи которого производится перемещение буксируемой части станции из транспортного положения в рабочее и обратно (процесс постановки-выборки);
буксируемая часть ГАС (БЧ ГАС), в транспортном положении находящаяся на борту объекта-носителя, а в рабочем (боевом) - в воде за его кормой. В состав БЧ ГАС входят ГПБА, обладающая нулевой плавучестью, обеспечивающая прием сигналов в режимах гидролокации (ГЛ) и шумопеленгования (ШП), низкочастотная излучающая антенна (НИА), соединенные между собой и составляющие одно протяженное устройство, и кабель-буксир, имеющий отрицательную плавучесть и обеспечивающий буксировку ГПБА и НИА на удалении от объекта-носителя, передачу принятых ГПБА сигналов на борт объекта-носителя и сигналов возбуждения излучающей антенны с объекта-носителя на НИА.
Известна БЧ активно-пассивной ГАС, содержащая ГПБА, НИА, состоящую из электроакустического преобразователя, размещенного в заполненном звукопроводящей жидкостью звукопропрозрачном корпусе буксируемого носителя (БН), кабель-буксир [Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная электроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы. СПб. - Наука. - 2004. - с. 188-19].
Недостатком известной БЧ активно-пассивной ГАС является необходимость нахождения на НК манипулятора, обеспечивающего захват БН и его перемещение в процессе проведения операций спуска-подъема БН.
Манипулятор является сложным, массивным и весьма дорогостоящим устройством, занимающим по массе до 40% всего СПУ [Бородин Ю.А., Цибулькин А.Ф., Евгеньев В.А., Андреев М.Я., Пахомов Р.С. Создание спуско-подъемного устройства для изделия «Минотавр-М» // Судостроительная промышленность, серия технология и организация производства, СПб. - 2007. - с. 16-20; Андреев М.Я., Охрименко С.Н., Рубанов И.Л. Разработка гидроакустической станции с гибкой протяженной буксируемой антенной для освещения подводной обстановки. // Датчики и системы - 2008 - №11 - с. 29-31], что делает проблемным размещения ГАС с ГПБА для НК с известной БЧ ГАС на объектах-носителях малого и среднего водоизмещения.
От указанного недостатка свободна БЧ активно-пассивной ГАС для НК, содержащая ГПБА, механически и электрически соединенную с ней линейную НИА, состоящую из N электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности путем размещения в своем отдельном герметичном звукопрозрачном корпусе, заполненном звукопроводящей жидкостью и кабель-буксир [Патент № WO 2004065985, публикация 05.08.2004].
Герметичные корпуса, в которых размещены электроакустические преобразователи низкочастотной излучающей антенны, соединены между собой кабелями, обеспечивающими транзит электрических сигналов, при этом диаметр кабеля меньше диаметра герметичного корпуса.
Для проведения операций спуска-подъема известной БЧ активно-пассивной ГАС для НК не требуется манипулятор, поскольку в составе БЧ ГАС отсутствует БН и, следовательно, отсутствует необходимость в его захвате и перемещении. Операция может проводиться с использованием только корабельной лебедки, что резко уменьшает массогабаритные характеристики СПУ, его энергопотребление и стоимость.
Недостатками известной БЧ ГАС для НК [Патент WO №2004065985, публикация 05.08.2004] является наличие при буксировке БЧ ГАС шумов и вибрации, вызванных обтеканием герметичных звукопрозрачных корпусов электроакустических преобразователей, соединенных между собой кабелями, диаметр которых меньше диаметра корпусов. Перепад диаметров в местах соединения кабеля и корпусов преобразователей вызывает возникновение турбулентных вихрей при обтекании НИА в процессе буксировки, которые в свою очередь являются источниками гидродинамических шумов и вибраций, представляющих собой помеху в работе ГПБА.
Известна БЧ активно-пассивной ГАС для НК, содержащая ГПБА, линейную НИА, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением электропрозрачности, и кабель-буксир, имеющий отрицательную плавучесть, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, и выполнены продольно-изгибными, ГПБА и шланговая оболочка, в которой размещены излучатели линейной НИА, могут иметь равные наружные диаметры, а линейная НИА и ГПБА буксируются в горизонтальном положении [Патент РФ на полезную модель №104146, публикация 10.05.2011].
В этом случае шумы обтекания и вибрации БЧ ГАС минимальны.
Известная БЧ активно-пассивной ГАС для НК наиболее близка к предлагаемой по совокупности технических признаков и вследствие этого принята за прототип.
Недостатком известной БЧ ГАС для НК является то, что при буксировке низкочастотной излучающей антенны в горизонтальном положении основные максимумы ее характеристики направленности (ХН) в вертикальной плоскости направлены перпендикулярно морской поверхности и дну, что приводит к высокому уровню реверберационной помехи на ГПБА, и соответственно понижает отношение сигнал/помеха, что, в свою очередь, затрудняет обнаружение ГАС цели [Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л., - Судостроение. - 1978. - с. 275-295].
Задачей полезной модели является повышение помехоустойчивости, входящей в состав БЧ ГАС ГПБА.
Техническим результатом предложенного устройства является снижение уровня реверберационных помех на ГПБА от морской поверхности и дна и, соответственно, повышение отношения сигнал/помеха.
Для достижения указанного технического результата в БЧ ГАС для НК, содержащую ГПБА, обладающую нулевой плавучестью, линейную НИА, состоящую из электроакустических преобразователей, каждый из которых герметизирован с обеспечением звукопрозрачности, и кабель-буксир, имеющий отрицательную плавучесть, и в рабочем положении находящийся под углом к горизонтальной плоскости, при этом электроакустические преобразователи линейной низкочастотной излучающей антенны размещены в шланговой звукопрозрачной оболочке, заполненной гелеобразным заполнителем, введены новые признаки, а именно НИА встроена в кабель-буксир с обеспечением возможности ее буксировки под углом к горизонтальной плоскости.
Наилучшие результаты достигаются, если диаметры шланговой оболочки, в которой размещены излучатели НИА, и кабеля-буксира равны. Последнее существенно упрощает процесс постановки-выборки БЧ.
Действительно, при буксировке НИА под углом к горизонтальной плоскости при излучении происходит уменьшение угла падения звука на поверхности раздела вода-воздух и вода-дно, что приводит к уменьшению уровня обратного рассеяния [Урик Р.Дж. Основы гидроакустики. Л., - Судостроение - 1978 - с. 276-279, 280-283, 285-287], и, как следствие, уменьшению помехи на ГПБА.
Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1, на которой приведена предлагаемая БЧ ГАС с ГПБА для НК в рабочем положении за бортом надводного корабля
Предложенная БЧ ГАС 1 для НК - содержит ГПБА 2; линейную НИА 3, встроенную в кабель-буксир 4 (Фиг. 1). Электроакустические преобразователи, входящие в состав НИА (не показаны), могут быть выполнены, например, продольно-изгибными, как в прототипе, или цилиндрическими.
Буксировка БЧ ГАС 1 осуществляется надводным кораблем 5 при помощи входящего в состав БЧ ГАС кабеля-буксира 4 и не входящей в состав БЧ, а являющейся корабельным оборудованием, лебедки 6.
Работа предложенной БЧ активно-пассивной ГАС для НК осуществляется следующим образом.
При подаче с борта надводного корабля 5 по кабелю-буксиру 4 напряжение от многоканального тракта излучения сигналов, расположенного на НК, происходит возбуждение преобразователей линейной НИА 3, в режиме излучения сигнала, при этом излученный преобразователями сигнал через звукопрозрачную шланговую оболочку проходит в воду.
После завершения цикла излучения эхо-сигналы принимаются ГПБА 2 и по транзитным проводам передаются через кабель-буксир 4 на борт НК 5.
При этом если при буксировке НИА 3 в горизонтальном положении максимум ее ХН в вертикальной плоскости перпендикулярен дну и морской поверхности, то при буксировке под углом к горизонтальной плоскости максимум ХН направлен под углом к поверхности вода-воздух и вода-дно, что и обеспечивает уменьшение уровня реверберационных шумов. Поскольку НИА, встроенная в кабель-буксир, отнесена от приемной ГПБА, возникающие при буксировке гидродинамические помехи незначительно сказываются на помехоустойчивости ГПБА, при этом наименьшим образом, если наружный диаметр кабель-буксира и НИА равны. В этом случае облегчается процесс постановки-выборки БЧ ГАС.
Обеспечение заявленного технического результата достигается за счет того, что НИА встроена в кабель-буксир и соответственно, буксируется под углом к горизонтальной плоскости.
Технический результат подтверждается расчетным моделированием и прямым натурным макетированием.