СПОСОБ ПОИСКА МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДВОДНОГО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО СУДНА
METHOD OF SEARCHING FOR MINERAL DEPOSITS USING SUBMARINE GEOPHYSICAL VESSEL

Изобретение относится к области физики и может быть использовано при поиске месторождения полезных ископаемых (МПИС): углеводородов: нефть, газ и газогидраты; различного вида конкреций - богатых металлических руд с поверхности дна Мирового океана, россыпных месторождений золота, олова, алмазов и др. в прибрежной полосе шельфа и т.д. - в интересах рационального природопользования; при изучении акустических и гидрофизических характеристик среды - в интересах изучения Мирового океана и т.д.
Известен способ поиска МПИС - углеводородов и т.д., заключающийся в формировании и периодическом ненаправленном излучении акустических колебаний в диапазоне частот от 5 до 2000 Гц с помощью нескольких пневматических излучателей (ПИ) - пневмопушек, объединенных между собой в группу и буксируемых за научно-исследовательским судном (НИС) на глубине 5-50 м с постоянной скоростью 5-7 км/ч (3-4 узл.) вдоль линии профиля, распространении акустической волны от точки излучения радиально со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, частичном отражении и частичном преломлении акустической волны на границе раздела сред с иными упругими свойствами, приеме частично отраженных и частично преломленных акустических волн с помощью нескольких - не менее шести, многоканальных гибких протяженных - длиной не менее 3 км, приемных систем - сейсмокос (ССК) с полосой пропускания сигналов от 5 Гц - в лучшем случае, до 2 кГц и динамическим диапазоном не менее 120 дБ, буксируемых за НИС параллельно друг другу, цифровой обработки и регистрации полученной сейсмоакустической информации, установлении, зная скорости распространения акустических волн в различных породах - с различным минеральным составом и структурой и время прохождения акустической волны от ПИ, пород и глубины их залегания на площади разведки /Аки К., Ричардс П. - Количественная сейсмология. Теория и методы. - М.: Мир, т.1, 1983/.
К недостаткам данного способа относятся следующие.
1. Невозможность обнаружения собственных излучений МПИС - углеводородов, находящихся в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 2-3 Гц, из-за того, что нижняя граничная частота составляет 5 Гц - в лучшем случае.
2. Невозможность обнаружения наведенных - являющихся откликом на внешнее упругое воздействие излучений МПИС - углеводородов, находящихся в диапазоне частот от десятых долей Гц до 2-3 Гц, из-за того, что нижняя граничная частота составляет в лучшем случае 5 Гц.
3. Ограниченная область применения из-за невозможности использования при развитом (более 4-5 баллов) волнении моря, наличии айсбергов, сплошного ледяного покрова и т.д.
4. Низкая достоверность полученной информации из-за использования ненаправленных излучателей с дискретными во времени и неуправляемыми параметрами сигналами, т.е. из-за использования импульсных сигналов случайной формы - типа взрыв.
5. Низкая достоверность полученной информации из-за использования дискретных в пространстве приемных антенн, обладающих относительно низкой направленностью и имеющих относительно узкий, от 5 Гц до 2000 Гц, диапазон рабочих частот.
6. Низкая достоверность способа из-за сложности в интерпретации полученных результатов.
7. Низкая надежность способа при буксировке нескольких ССК из-за их возможного перехлеста при повороте НИС и т.д.
Известен способ поиска МПИС - углеводородов и т.д., заключающийся в установке на дне моря по заданной сети океанографических модулей, приеме собственных излучений МПИС в диапазоне частот от тысячных долей Гц до единиц Гц, цифровой обработке и регистрации полученной первичной сейсмоакустической информации, поиске и подъеме на поверхность моря океанографических модулей, установлении пород и глубины их залегания на площади разведки при обработке на борту НИС вторичной информации /Сейсмоакустические исследования Мирового океана. - Сборник научных трудов НИПИокеангеофизика. - Геленджик, 1986, стр.11-13/.
К недостаткам данного способа относятся следующие.
1. Невозможность реализации способа при одновременной работе с ПИ из-за ограниченного динамического диапазона.
2. Невозможность обнаружения наведенных - являющихся откликом на внешнее упругое воздействие излучений МПИС - углеводородов, находящихся в диапазоне частот от десятых долей Гц до 2-3 Гц, из-за ограниченного динамического диапазона и ограниченного сверху частотного диапазона.
3. Ограниченная область применения из-за невозможности использования (постановки и выборки) при развитом (более 4-5 баллов) волнении моря, наличии айсбергов, сплошного ледяного покрова и т.д.
4. Низкая производительность способа из-за необходимости постановки и выборки большого количества океанографических модулей, а также последующего анализа полученной информации на борту НИС.
5. Низкая оперативность способа из-за длительности процесса получения информации.
6. Низкая надежность способа из-за возможных потерь части океанологических модулей и т.д.
Известен также способ поиска МПИС - углеводородов и т.д., заключающийся в приеме упругой волны в морской воде, включающий формирование в рабочей зоне приемника автономной донной станции (АДС) параметрической приемной антенны (ППА) посредством излучения дополнительного сигнала в эту зону, в котором, предпочтительно в ближней зоне приемника, модулируют по времени параметры среды, для чего в эту область, кроме упругой волны, вводят сигнал иной физической природы: сигналы от ПИ - взрывы, акустические волны, электромагнитные волны и т.д., подвергнутые частотно-временной модуляции, с частотой, превышающей частоту принимаемой упругой волны /Бахарев С.А., Короченцев В.И., Мироненко М.В. и др. - Способ приема упругой волны в морской воде (варианты). - Патент РФ №2158029, заявка №98122520 от 15.12.1998 г./.
К недостаткам данного способа относятся:
1. Ограниченная область применения из-за невозможности использования (постановки и выборки) при развитом (более 4-5 баллов) волнении моря, наличии айсбергов, сплошного ледяного покрова и т.д.
2. Низкая производительность способа из-за необходимости постановки и выборки большого количества АДС, а также последующего анализа полученной информации на борту НИС.
3. Низкая оперативность способа из-за длительности процесса получения информации.
4. Низкая надежность способа из-за возможных потерь части АДС и т.д.
1
2
1
1
2
1
2
0
1
2
3
0
3
3
Известен способ также поиска МПИС - углеводородов и т.д., заключающийся в формировании, усилении и излучении в водную среду высокочастотных (ВЧ) сигналов накачки на частотах ω и ω и генерации в водной среде низкочастотной (НЧ) волны разностной частоты (ВРЧ) Ω=ω-ω, лоцировании с ее помощью исследуемого объекта - залежи углеводородов и т.д. - и получении отраженной НЧ ВРЧ Ω', при этом ВЧ сигналы накачки ω и ωблизки к резонансной частоте пузырьков воздуха ω, находящихся в приповерхностном слое воды в районе расположения излучателя ВЧ сигналов накачки ω и ω, НЧ ВРЧ Ω является широкополосной и близкой к резонансным частотам исследуемого объекта; в формировании, усилении и непрерывном излучении в водную среду ВЧ сигнала накачки на частоте ω, близкой ко второй гармонике резонансной частоты пузырьков воздуха 2ω, находящихся в приповерхностном слое воды в районе расположения излучателя ВЧ сигнала накачки ω, высоконаправленном приеме и усилении ВЧ сигналов на комбинационных частотах ω±Ω', их последующей демодуляции и фильтрации с целью выделения из них отраженного от исследуемого объекта сигнала разностной частоты Ω' /Бахарев С.А. Способ высоконаправленного излучения и приема широкополосных гидроакустических сигналов. - Патент РФ №2247409, заявка №2003122753 от 21.07.03 г./.
Основными недостатками данного способа являются следующие.
1. Низкая производительность способа из-за возможности проведения измерений в ограниченном - характеристиками направленности (ХН) излучающей и приемной антенны - секторе наблюдения.
2. Невозможность использования для глубокого - более 3 км - проникновения акустической волны в земную толщу из-за ограниченной мощности лоцируемых сигналов.
3. Низкая достоверность способа из-за сложности в интерпретации полученных результатов, т.к. используется информация, содержащаяся только в отраженных волнах и т.д.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, выбранный в качестве способа-прототипа, поиска МПИС - углеводородов и т.д., заключающийся в формировании и периодическом ненаправленном излучении акустических колебаний в диапазоне частот от 100 до 2000 Гц с помощью нескольких ПИ, объединенных между собой в группу и буксируемых за НИС на глубине 5-50 м с постоянной скоростью 5-7 км/ч (3-4 узл.) вдоль линии профиля, распространении акустической волны от точки излучения радиально со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, частичном отражении и частичном преломлении акустической волны на границе раздела сред с иными упругими свойствами, приеме частично отраженных и преломленных акустических волн с помощью ССК с полосой пропускания от долей 5 Гц до единиц 2 кГц и динамическим диапазоном не менее 90 дБ, буксируемой за НИС, цифровой обработки и регистрации полученной сейсмоакустической информации, установлении, зная скорости распространения акустических волн в различных породах - с различным минеральным составом и структурой и время прохождения акустической волны от ПИ - пород и глубины их залегания на площади разведки /Сейсмоакустические исследования Мирового океана. - Сборник научных трудов НИПИокеангеофизика. - Геленджик, 1986, стр.6-7/.
К недостаткам данного способа относятся следующие.
1. Невозможность обнаружения собственных излучений МПИС - углеводородов, находящихся в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 2-3 Гц, из-за того, что нижняя граничная частота составляет в лучшем случае 5 Гц.
2. Невозможность обнаружения наведенных - являющихся откликом на внешнее упругое воздействие излучений МПИС - углеводородов, находящихся в диапазоне частот от десятых долей Гц до 2-3 Гц, из-за того, что нижняя граничная частота составляет в лучшем случае 5 Гц.
3. Ограниченная область применения из-за невозможности использования при развитом (более 4-5 баллов) волнении моря, наличии айсбергов, сплошного ледяного покрова и т.д.
4. Низкая достоверность полученной информации из-за использования ненаправленных излучателей с дискретными во времени и неуправляемыми параметрами сигналами.
5. Низкая достоверность полученной информации из-за использования дискретной в пространстве ССК, обладающей слабой направленностью и имеющей относительно узкий, от 5 Гц до 2000 Гц, диапазон рабочих частот.
6. Низкая достоверность способа из-за сложности в интерпретации полученных результатов, т.к. используется в основном косвенная информация и т.д.
Задача, которая решается изобретением, заключается в разработке способа, свободного от указанного выше недостатка.
Технический результат предложенного способа заключается в получении на большой площади достоверной информации о МПИС, находящихся в соответствующих геологических породах Земли, на дне моря или в донном слое осадков, в условиях развитого волнении моря, при наличия айсбергов или сплошного ледового покрова и т.д. безопасным в навигационном отношении методом при минимальных финансово-временных затратах.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе поиска МПИС, заключающемся в формировании и излучении акустических колебаний с помощью ненаправленной излучающей системы, буксируемой за геофизическим судном, распространении акустической волны от точки излучения со скоростью, определяемой упругими свойствами среды и ее плотностью, частичном отражении и частичном преломлении акустической волны на границе раздела сред с иными упругими свойствами, приеме частично отраженных и частично преломленных акустических волн с помощью одной ССК, буксируемой за геофизическим судном, цифровой обработке и регистрации полученной сейсмоакустической информации, установлении геологических пород и глубины их залегания на площади разведки, в качестве геофизического судна используют подводное геофизическое судно (ПГФС); движение ПГФС осуществляют не только вдоль линии профиля, но и под наклоном в несколько - не менее 2-х - градусов к ней; вместо ненаправленного импульсного излучения в диапазоне частот от 100 Гц до 2000 Гц в диапазоне глубин от 5 м до 20 м в диапазоне скоростей от 5 км/ч до 7 км/ч (3-4 узл.) осуществляют слабонаправленное - десятки градусов, непрерывное излучение в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц в диапазоне глубин от 50 м - безопасная глубина подводного мореплавания - до 300 м - рабочая глубина ПГФС, в диапазоне скоростей от 4 км/ч до 21 км/ч (3-12 узл.) при минимальном уровне подводных акустических и гидродинамических шумов ПГФС; вместо пространственно дискретного (группами приемников) приема частично отраженных и частично преломленных акустических волн с помощью одной ССК в полосе частот от 5 Гц до 2000 Гц с динамическим диапазоном не менее 90 дБ осуществляют пространственно непрерывный (сплошной антенной) прием частично отраженных и частично преломленных акустических волн в полосе частот от 1 Гц до 3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ; дополнительно, для приема собственного шумоизлучения МПИС, углеводородов и т.д. в линейном и нелинейном режимах, используют несколько - не менее 4-х - АДС с пассивным гидроакустическим средством (ГАС), имеющим динамический диапазон не менее 140 дБ и диапазон рабочих частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, установленных квадратом на дне моря на расстоянии друг от друга, обеспечивающем взаимное перекрытие зон наблюдения; дополнительно, для приема собственного шумоизлучения МПИС - углеводородов и т.д. в линейном режиме, используют протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС, с динамическим диапазоном не менее 140 дБ и диапазоном рабочих частот от 1 Гц до 3000 Гц; дополнительно, для слабонаправленного лоцирования МПИС в линейном режиме и высоконаправленного - единицы градусов - лоцирования МПИС в нелинейном режиме используют активное ГАС с динамическим диапазоном не менее 180 дБ и диапазоном рабочих частот от 1 Гц до 3-х кГц, установленное на донной части корпуса ПГФС; дополнительно, для лоцирования водной среды, дна и МПИС в линейном и нелинейном режимах, используют несколько - не менее 3-х многочастотных - с не менее 3-мя частотами в диапазоне частот от 3-х кГц и выше и с динамическим диапазоном не менее 140 дБ, установленных на донной части корпуса ПГФС и каждого из нескольких - не менее 2-х, необитаемых подводных аппаратов (НПА), соответственно, обеспечивающих взаимное перекрытие зон наблюдения; дополнительно, для приема собственного шумоизлучения МПИС - углеводородов и т.д., а также эхо-сигналов, отраженных от неоднородностей водной среды, дна моря и МПИС, в линейном и нелинейном режимах в динамическом диапазоне не менее 140 дБ и в рабочем диапазоне частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используют несколько - не менее 2-х - пассивных ГАС, установленных на каждом из НПА, движущихся при геофизических измерениях в диапазоне глубин от 50 м до 300 м, в диапазоне скоростей от 4 км/ч до 16 км/ч (от 3 узл. до 9 узл.) при минимальном уровне подводных акустических и гидродинамических шумов, параллельно движению ПГФС и на расстоянии друг от друга, обеспечивающем взаимное перекрытие зон наблюдения, включая и зоны наблюдения ССК и ПГФС; дополнительно, для приема собственного шумоизлучения МПИС - углеводородов и т.д., шумоизлучений подводных, надводных и воздушных объектов, а также эхо-сигналов, отраженных от неоднородностей водной среды, включая ее границы, МПИС, а также подводных и надводных объектов в линейном и нелинейном режимах, в динамическом диапазоне не менее 140 дБ и в рабочем диапазоне частот от долей Гц до 30 кГц, используют антенну, расположенную по всему обводу носовой оконечности ПГФС.
На фиг.1-фиг.7 представлена структурная схема устройства, реализующего разработанный способ поиска МПИС с использованием ПГФС. При этом на фиг.1 иллюстрируется структурная схема преимущественно с точки зрения зон наблюдения; на фиг.2 иллюстрируется структурная схема преимущественно к общему принципу разработанного метода с точки зрения пространственного расположения различных объектов; на фиг.3 иллюстрируется структурная схема преимущественно к общему принципу разработанного метода с точки зрения построения отдельных блоков; на фиг.4 иллюстрируется структурная схема преимущественно к пассивной ГАС НПА; на фиг.5 иллюстрируется структурная схема преимущественно к многочастотной ГАС НПА, на фиг.6 иллюстрируется структурная схема преимущественно к гидролокатору бокового обзора (ГБО) НПА и на фиг.7 иллюстрируется структурная схема преимущественно к гидроакустической системе НПА, обеспечивающей дистанционное управление работой транспондеров и сторожевых устройств.
На фиг.8-фиг.15 иллюстрируются результаты испытаний разработанного способа поиска МПИС с использованием ПГФС. При этом на фиг.8 иллюстрируются значения параметра нелинейности морской среды в диапазоне значений: 6-240 на горизонтах измерений: 5-50 м и в диапазоне частот: 8-50 кГц; на фиг.9 иллюстрируется значение параметра нелинейности морской среды вблизи морского дна на фиксированной частоте 1 МГц во временном интервале 24 часа: с 14:00 13 сентября до 14:00 24 сентября; на фиг.10 иллюстрируется сонограмма окружающих шумов, зарегистрированная при помощи АДС, в отсутствие внешнего акустического воздействия; на фиг.11 иллюстрируется соннограмма окружающих шумов, зарегистрированная в том же географическом районе при помощи АДС, в случае наличия внешнего интенсивного акустического воздействия на частоте 111 Гц; на фиг.12 представлена сонограмма сигнала частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в пассивной ГАС при дальней - на расстоянии ~1 км от приемной антенны (диаметр антенны ~0,6 м) пассивной ГАС, накачки водной среды на частоте 16 кГц; на фиг.13 представлена сонограмма сигнала частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в пассивной ГАС при ближней - в непосредственной близости от приемной антенны (диаметр антенны ~0,6 м) пассивной ГАС, накачки водной среды на частоте 16 кГц; на фиг.14 представлена спектрограмма сигналов подводного объекта, зарегистрированная в диапазоне частот 0-20 Гц на выходе тракта нелинейной обработки информации в пассивном ГАС, установленном на другом подводном объекте; на фиг.15 представлена ХН антенны при пеленговании гидроакустического сигнала НЗД с частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в пассивной ГАС при ближней - в непосредственной близости от приемной антенны диаметром ~0,6 м пассивной ГАС, накачки водной среды на частоте 16 кГц.
Устройство содержит (фиг.1-фиг.7): МПИС (1): углеводородов и т.д.; айсберг (2); сплошной лед (3); ПГФС (4), движущееся при геофизических измерениях в диапазоне глубин от 50 м до 300 м, в диапазоне скоростей от 4 км/ч до 16 км/ч при минимальном уровне подводных акустических и гидродинамических шумов; несколько - не менее двух НПА (5), движущихся при геофизических измерениях параллельно ПГФС (4) в диапазоне глубин от 50 м до 300 м, в диапазоне скоростей от 4 км/ч до 21 км/ч при минимальном уровне подводных акустических и гидродинамических шумов; несколько - не мене четырех АДС (6), установленных квадратом на дне моря на расстоянии друг от друга, обеспечивающем взаимное перекрытие зон наблюдения; а также несколько - не менее трех, гидроакустических маяков-ответчиков - транспондеров (7), установленных на дне моря в шахматном порядке и обеспечивающих безопасное подводное мореплавание и ориентацию в пространстве ПГФС и НПА на всей площади разведки.
1i
1i
1i
1i
1i
В свою очередь каждый из транспондеров (7) содержит: последовательно электрически соединенные: электроакустический преобразователь (8) гидроакустических сигналов звукового (ЗД) и ультразвукового (УЗД) диапазонов частот: f** - сигнал запроса для соответствующего транспондера, f* - сигнал управления для дистанционного срабатывания механического замка соответствующего сторожевого (охранного) устройства (14), а также f - ответный сигнал транспондера, коммутатор (9) режимов приема-излучения гидроакустических сигналов, усилитель (10) ЗД и УЗД частот, дешифратор (11), решающее устройство (12), генератор (13) кодированных сигналов ЗД и УЗД частот: f* и f**, коммутатор (9) режимов приема-излучения гидроакустических сигналов и электроакустический преобразователь (8) гидроакустических сигналов ЗД УЗД частот. При этом каждый из транспондеров (7) содержит сторожевое (охранное) устройство (14), предназначенное в том числе также для крепления и отдачи, в том числе и дистанционным методом - по гидроакустическому каналу, якоря.
1
1
2i
1
1
2i
3i
ji
В свою очередь каждое АДС (6) содержит тракт (15) линейного направленного приема сигналов инфразвукового диапазона (ИЗД) частот: Ωи Ω' - собственного и наведенного - под действием внешнего источника - шумоизлучения МПИС (1), а также направленного приема эхо-сигналов ЗД частот f' (i=1, 2, 3 и т.д.) в диапазоне частот до 3 кГц и тракт (16) параметрического направленного приема сигналов ИЗД частот: Ω и Ω' - собственного и наведенного шумоизлучения МПИС (1), направленного приема эхо-сигналов ЗД частот f' и эхо-сигналов УЗД частот f (i=1, 2, 3 и т.д.), а также сигналов накачки ЗД и УЗД частот ω (j=1, 2, 3 и т.д.) соответствующих ГАС. При этом тракт (15) линейного направленного приема сигналов в ИЗД и ЗД диапазонов частот, в свою очередь, содержит последовательно электрически соединенные: многоканальную приемную систему (17): векторно-фазовый приемник, датчик давления и т.д., устройство (18) цифрового формирования и сканирования ХН в 3-х плоскостях, блок диапазонных фильтр (19), решающее устройство (20) и первый вход съемного цифрового накопителя (21) информации. Тракт (16) параметрического направленного приема сигналов в ИЗД, ЗД и УЗД диапазонах частот содержит: последовательно электрически соединенные малогабаритную многоэлементную приемную антенну (22) ЗД и УЗД частот, устройство (23) цифрового формирования и сканирования ХН в 3-х плоскостях, многоканальный перестраиваемый - отдельно в каждой полосе, полосовой фильтр (24) ЗД и УЗД частот, многоканальный детектор (25) и решающее устройство (26), выход которого, являющийся выходом тракта (16) параметрического приема сигналов, подключен ко второму входу съемного цифрового накопителя (21) информации. При этом каждое АДС (6) содержит сторожевое (охранное) устройство (27), предназначенное, в том числе, также для крепления и отдачи якоря.
3i
iпo
iно
iвo
1i
iпo
iнo
iво
3i
4i
5i
1i
2i
3i
4i
5i
2i
1i
2i
2i
1i
2i
6i
6i
6i
1i
1i
1i
1i
В свою очередь каждый из НПА (5) содержит: пассивную ГАС (28) ЗД и УЗД частот с трактом линейной (29) обработки информации, трактом (30) нелинейной обработки информации и трактом (31) излучения ВЧ сигнала накачки на частоте ω (i=1, 2, 3 и т.д.), предназначенную для: направленного приема в нелинейном режиме работы в ИЗД собственного шумоизлучения ПИС и наведенного шумоизлучения ПИС - углеводородов и т.д., а также гидроакустических сигналов от различных объектов: подводных Ω, надводных Ω и воздушных Ω; направленного приема в линейном и нелинейном режимах в ЗД и УЗД сигналов f от соответствующего транспондера (7); сигналов, излученных ранее при помощи активных ГАС с НПА (4) и ПГФС (4), а затем отраженных от различных объектов, неоднородностей водной среды, границ волноводы, геологических слоев Земли и т.д., а также гидроакустических сигналов от различных объектов: подводных Ω, надводных Ω и воздушных Ω; многочастотную - не менее 3-х частот, активную ГАС (32) с трактом линейного (33) излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на частотах f, f и f - при 3-частотном излучении, с трактом нелинейного излучения (34) гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на частотах ω и ω (i=1, 2, 3 и т.д.), а также с трактом (35) линейной обработки эхо-сигналов на частотах f', f' и f' - при 3-частотном излучении и трактом (36) нелинейной обработки НЧ гидроакустических сигналов, сформированных в нелинейной - водной и (или) твердой, среде Ω=ω-ω и отраженных от объекта локации на частотах Ω'=ω-ω которая работает на нескольких - не менее 3-х, частотах в широком диапазоне частот и обеспечивает обнаружение различных морских объектов, получение непрерывной информации о скорости движения НПА, характере грунта, плотности распределения ПИС (например, ЖМК и т.д.) на дне, прослеживает выходы коренных горных пород и т.д.; гидролокатор бокового обзора (37) с трактом линейного (38) излучения гидроакустических сигналов УЗД на частотах f с трактом (39) линейной обработки эхо-сигналов на частотах f'и трактом (40) нелинейной обработки эхо-сигналов на частотах f', отраженных от объекта локации, обеспечивает обнаружение различных морских объектов, получение информации о характере грунта, плотности распределения ПИС на дне и т.д.; излучающую НЧ систему (41), содержащую последовательно электрически соединенные: генератор (42), усилитель мощности (43) и слабонаправленный излучатель (44) акустических колебаний Ω*заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц; гидроакустическую систему (45) для обеспечения дистанционного управления работой транспондеров (7), а также сторожевых устройств (14) и (27), содержащую: тракт (46) формирования и излучения кодированных сигналов управления f* и f**, тракт (47) приема и дешифрации ответных сигналов f транспондеров (7), электронно-вычислительное устройство (48) и гидроакустический излучатель (49), а также устройство (50) для отбора проб (например, ПИС, грунта и т.д.), забора съемных цифровых носителей информации, постановки и съемки транспондеров (7) и АДС (6) и т.д., содержащее последовательно функционально соединенные: блок (51) управления, исполнительный механизм (52) и манипуляторы (53).
2
4i
5i
3i
4i
5i
4i
3i
3i
4i
4i
5i
4i
3i
4i
7i
8i
9i
6i
7i
6i
9i
7i
8i
9i
5i
5i
6i
7i
7i
8i
9i
7i
8i
9i
6i
7i
7i
8i
9i
3i
4i
5i
8
8
8
1
1
iпо
iно
iво
1i
3i
4i
5i
1i
7i
8i
9i
2i
iпо
iно
iво
8
8
8
8
8
8
В свою очередь ПГФС (4) содержит: буксируемую с помощью первого кабель-тросса (54) излучающую НЧ акустическую систему (55), содержащую последовательно функционально соединенные блок (56) формирования и усиления непрерывных акустических сигналов Ω* заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц, а также слабонаправленный излучатель (57) гидроакустических сигналов, обеспечивающий непрерывное излучение акустических сигналов заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц; буксируемую с помощью второго кабель-троса (58) гибкую протяженную - не менее 3 км - приемную НЧ систему (59) - ССК, содержащую последовательно электрически соединенные: непрерывную оптико-волоконную антенну (60), аналого-цифровой преобразователь (61), основной усилиитель (62), блок (63) цифровой обработки сейсмоакустической информации, блок (64) регистрации полученной сейсмоакустической информации в полосе частот от 1 Гц до 3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ; жесткую протяженную приемную акустическую систему (65), расположенную в нижней части и на бортовых частях корпуса ПГФС (4), содержащую последовательно электрически соединенные электроакустические приемники (66), аналого-цифровой преобразователь (67), основной усилитель (68), блок (69) цифровой обработки сейсмоакустической информации, блок (70) регистрации полученной сейсмоакустической информации в полосе частот от 1 Гц до 3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ; излучающую НЧ акустическую систему (71), содержащую: тракт (72) нелинейного (параметрического) высоконаправленного излучения гидроакустических сигналов ω и ω, а, в дальнейшем, волны разностной частоты Ω=ω-ω в НЗД частот и лоцировании ими различных донных объектов, в том числе и МПИС (1), тракт (73) линейного слабонаправленного излучения НЧ гидроакустических сигналов Ω, близких по частоте к Ω, и лоцировании ими различных донных объектов, в том числе и ПИС (1), тракт (74) приема НЧ эхо-сигналов Ω' и Ω' от различных донных объектов, в том числе и от ПИС (1) при динамическом диапазоне не менее 180 дБ и в диапазоне рабочих частот от 1 Гц до 3-х кГц, в свою очередь тракт (72) параметрического излучения НЧ сигналов содержит последовательно электрически соединенные: четвертый НЧ генератор (75) сигналов ω, четвертый НЧ усилитель мощности (76) и второй сумматор-коммутатор (77), являющийся выходом тракта (72) параметрического излучения НЧ сигналов, а также НЧ излучатель (78) гидроакустических сигналов, последовательно электрически соединенные пятый НЧ генератор (79) сигналов ω, пятый НЧ усилитель мощности (80) и второй сумматор-коммутатор (77), тракт (73) линейного излучения НЧ сигналов содержит последовательно электрически соединенные: пятый НЧ генератор (79), пятый НЧ усилитель мощности (80), второй сумматор-коммутатор (77) и НЧ излучатель (78) гидроакустических сигналов Ω, при этом тракт (73) линейного излучения сигналов составляет часть тракта (72) параметрического излучения сигналов, а тракт (74) линейного приема НЧ эхо-сигналов Ω' и Ω' содержит последовательно электрически соединенные: широкополосный усилитель (81), блок фильтров (82) и решающее устройство (83); многочастотную - не менее 3-х частот, с высоким энергетическим потенциалом активную ГАС (84) с трактом линейного (85) излучения интенсивных гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на нескольких частотах: f, f и f - при 3-частотном излучении, с трактом нелинейного излучения (86) гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на частотах ω и ω (i=1, 2, 3 и т.д.), при этом более низкая частота ω близка к более высокой частоте f и излучается с помощью одного и того же гидроакустического излучателя, являющимся общим для тракта (85) линейного и тракта (86) нелинейного излучения гидроакустических сигналов, а также с многоканальным - по числу излучаемых интенсивных гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот, трактом (87) линейной обработки эхо-сигналов ЗД и УЗД на нескольких частотах: f', f' и f' - при 3-частотном излучении и трактом (88) линейной обработки эхо-сигналов НЗД частот Ω', сформированных в нелинейной-водной и (или) твердой среде Ω=ω-ω и отраженных от объекта локации, и обеспечивает обнаружение различных морских объектов, получение непрерывной информации о скорости движения ПГФС (4), характере грунта, плотности распределения ПИС (например, ЖМК и т.д.) на дне, прослеживает выходы коренных горных пород и т.д., при этом тракт линейного (85) излучения интенсивных гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на нескольких частотах: f, f и f - при 3-частотном излучении в диапазоне частот выше 3 кГц и с динамическим диапазоном не менее 140 дБ, содержит последовательно электрически соединенные: многоканальный - не менее 3-х каналов, генератор (89), многоканальный - по числу каналов генератора (89), усилитель мощности (90) и несколько - по числу каналов усилителя мощности (90), гидроакустических излучателей (91) с различными рабочими частотами f, f и f, установленными на донной части корпуса ПГФС (4), тракт нелинейного излучения (86) гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на частотах ω и ω {i=1, 2, 3 и т.д.) содержит последовательно электрически соединенные: шестой генератор (92), шестой усилитель мощности (93), третий сумматор-коммутатор (94) и третий гидроакустический излучатель (95), а также последовательно электрически соединенные седьмой генератор (96), седьмой усилитель мощности (97), второй сумматор-коммутатор (94) и более высокочастотный гидроакустический излучатель (91) канала (85) линейного излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот, многоканальный тракт (87) линейной обработки эхо-сигналов ЗД и УЗД на нескольких частотах: f', f' и f' - при 3-частотном излучении, содержит последовательно электрически соединенные: многоканальный широкополосный усилитель (98) ЗД и УЗД частот, многоканальный блок (99) диапазонных фильтров ЗД и УЗД частот, многоканальный блок (100) обработки информации и многоканальный блок (101) регистрации и отображения информации, тракт (88) линейной обработки эхо-сигналов Ω', Ω' и Ω' содержит последовательно электрически соединенные: электроакустический преобразователь (102) НЗД частот, блок (103) обработки информации в НЗД частот и блок (104) регистрации и отображения информации в НЗД частот; пассивную ГАС (105) ИЗД, НЗД, ЗД и УЗД частот с трактом линейной (106) обработки гидроакустической информации преимущественно в ЗД и УЗД частот, трактом (107) нелинейной обработки гидроакустической информации преимущественно в ИЗД и НЗД частот, трактом (108) излучения ВЧ сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д., предназначенную для: направленного приема в нелинейном режиме работы в ИЗД собственного шумоизлучения Ω МПИС и наведенного шумоизлучения Ω' МПИС - углеводородов и т.д., а также гидроакустических сигналов от различных объектов: подводных Ω, надводных Ω и воздушных Ω; направленного приема в линейном - ЗД и УЗД частот и нелинейном - НЗД и ЗД частот, сигналов от транспондера f (7), сигналов, излученных ранее с НПА: (4) f, f и f - при 3-частотном излучении, Ω* и т.д., излученных ранее с ПГФС (4): f, f и f - при 3-частотном излучении, Ω* и т.д., а затем отраженных от различных объектов, неоднородностей водной среды, границ волноводы, геологических слоев Земли и т.д., а также гидроакустических сигналов от различных объектов: подводных Ω, надводных Ω и воздушных Ω в динамическом диапазоне не менее 140 дБ и в рабочем диапазоне частот от долей Гц до 30 кГц и выше, при этом тракт линейной (106) обработки гидроакустической информации, преимущественно в ЗД и УЗД частот, содержит последовательно электрически соединенные: многоэлементную антенну (109) ЗД и УЗД частот, расположенную по всему обводу носовой оконечности ПГФС (4), многоканальный блок (110) цифрового формирования нескольких - не менее 3-х ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, многоканальный блок (111) диапазонных фильтров, многоканальный основной усилитель (112), многоканальный блок (113) линейной обработки информации, многоканальный блок (114) регистрации и отображения информации, тракт (107) многоканальной - пространственной и частотной, нелинейной обработки гидроакустической информации, преимущественно в ЗД и УЗД частот, содержит последовательно электрически соединенные: многоэлементную антенну (109) ЗД и УЗД частот, являющуюся общей для тракта линейной (106) и тракта (107) нелинейной обработки информации, многоканальный блок (115) цифрового формирования нескольких - не менее 6-и ХН: 3-х - по пространству и 2-х - по частоте в каждой пространственной ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, блок (116) перестраиваемых полосовых фильтров, многоканальный основной усилитель (117), многоканальный блок (118) демодуляторов - амплитудных и фазовых (частотных), многоканальный блок (119) фильтров низких частот и многоканальный блок (114) регистрации и отображения информации, являющийся общим для тракта линейной (106) и тракта (107) нелинейной обработки информации, тракт (108) излучения ВЧ сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д., содержит последовательно электрически соединенные: многоканальный генератор (120), многоканальный усилитель мощности (121) и многоканальный излучатель (122) ВЧ сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д.
3i
3i
3i
3i
3i
3i
3i
4i
5i
3i
4i
5i
1i
2i
3i
4i
5i
2i
6i
6i
6i
6i
1i
В свою очередь тракт линейной (29) обработки информации, преимущественно в ЗД и УЗД частот, пассивной ГАС (28) ИЗД, НЗД, ЗД и УЗД частот каждого из НПА (5), содержит (фиг.4) последовательно электрически соединенные: многоэлементную антенну (123) ЗД и УЗД частот, расположенную по всему обводу носовой оконечности НПА (5), многоканальный блок (124) цифрового формирования нескольких - не менее 3-х ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, многоканальный блок (125) диапазонных фильтров, многоканальный основной усилитель (126), многоканальный блок (127) линейной обработки информации, многоканальный блок (128) регистрации и отображения информации, тракт (30) многоканальной - пространственной и частотной, нелинейной обработки гидроакустической информации, преимущественно в ИЗД и НЗД частот, содержит последовательно электрически соединенные: многоэлементную антенну (123) ЗД и УЗД частот, являющуюся общей для тракта нелинейной (29) и тракта (30) нелинейной обработки информации, многоканальный блок (129) цифрового формирования нескольких - не менее 6-и ХН: 3-х - по пространству и 2-х - по частоте в каждой пространственной ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, блок (130) перестраиваемых полосовых фильтров, многоканальный основной усилитель (131), многоканальный блок (132) демодуляторов - амплитудных и фазовых (частотных), многоканальный блок (133) фильтров низких частот и многоканальный блок (128) регистрации и отображения информации, являющийся общим для тракта нелинейной (29) и тракта (30) нелинейной обработки информации, тракт (31) излучения ВЧ сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармоник 2ω, 3ω и т.д., содержит последовательно электрически соединенные: второй многоканальный генератор (134), второй многоканальный усилитель мощности (135) и гидроакустический излучатель (136) ВЧ сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д.; тракт (33) линейного излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на частотах f, f и f - при 3-частотном излучении многочастотной активной ГАС (32) каждого из НПА (5) содержит последовательно электрически соединенные: второй многоканальный - не менее 3-х каналов, генератор (137), второй многоканальный - по числу каналов генератора (137), усилитель мощности (138) и несколько - по числу каналов усилителя мощности (138), гидроакустических излучателей (139) с различными рабочими частотами f, f и f, установленных на нижней части корпуса НПА (5), тракт (34) нелинейного излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД на частотах ω и ω (i=1, 2, 3 и т.д.) содержит последовательно электрически соединенные: первый генератор (140), первый усилитель мощности (141), первый сумматор-коммутатор (142) и первый гидроакустический излучатель (143), а также последовательно электрически соединенные второй генератор (144), второй усилитель мощности (145), первый сумматор-коммутатор (142) и более высокочастотный гидроакустический излучатель (139) канала (33) линейного излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот, многоканальный тракт (35) линейной обработки эхо-сигналов ЗД и УЗД на нескольких частотах f, f и f содержит последовательно электрически соединенные: многоканальный широкополосный усилитель (146) ЗД и УЗД частот, многоканальный блок (147) диапазонных фильтров ЗД и УЗД частот, многоканальный блок (148) обработки информации и многоканальный блок (149) регистрации и отображения информации, тракт (36) линейной обработки эхо-сигналов НЗД частот Ω' содержит последовательно электрически соединенные: электроакустический преобразователь (150) НЗД частот, блок (151) обработки информации в НЗД частот и блок (152) регистрации и отображения информации в НЗД частот; тракт линейного (38) излучения гидроакустических сигналов УЗД на частотах f гидролокатора бокового обзора (37) содержит последовательно электрически соединенные: генератор (153) сложных - линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) и т.д., ВЧ сигналов в диапазоне частот сотни кГц, усилитель мощности (154) сложных ВЧ сигналов и ВЧ гидроакустический излучатель (155) сложных ВЧ сигналов f; тракт (39) линейной обработки сложных эхо-сигналов на частотах f' содержит последовательно электрически соединенные: ВЧ гидроакустическую приемную антенну (156), блок (157) цифрового формирования и сканирования ХН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, предварительный усилитель (158), а также блок (159) анализа и блок (160) регистрации и отображения информации; тракт (40) нелинейной обработки сложных эхо-сигналов на частотах f' содержит последовательно электрически соединенные: блок (161) цифрового формирования и сканирования ХН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, перестраиваемый полосовой фильтр (162), основной усилитель (163), блок (164) детектирования: амплитудного и фазового (частотного), перестраиваемый фильтр (165) низких частот, блок (166) анализа и блок (160) регистрации и отображения информации, являющийся общим для тракта (39) линейной обработки сложных эхо-сигналов и тракта (40) нелинейной обработки сложных эхо-сигналов; тракт (46) формирования и излучения кодированных сигналов управления гидроакустической системы (45) содержит последовательно электрически соединенные: генератор (167) кодированных сигналов управления, блок (168) формирования временных интервалов, управляемый электронно-вычислительным устройством (48), первое коммутационное устройство (169), являющееся выходом тракта (46) формирования и излучения кодированных сигналов управления и управляемое электронно-вычислительным устройством (48) и гидроакустический излучатель (49), тракт (47) приема и дешифрации ответных сигналов f транспондеров (7) содержит последовательно электрически соединенные: второе коммутационное устройство (170), усилитель (171), дешифратор (172) ответных сигналов, блок (173) обработки информации, являющийся выходом тракта (47) приема и дешифрации ответных сигналов транспондеров (7), а также электронно-вычислительное устройство (48) и гидроакустический излучатель (49).
Устройство функционирует следующим образом (фиг.1-фиг.7).
В заданном географическом районе с предполагаемым МПИС (1): углеводородов и т.д., в том числе при наличии айсберга (2), сплошного льда (3) или развитого волнения моря - выше 4-х баллов, т.е. при наличии условий, полностью исключающих проведение обширной сейсморазведки 2D и трехмерной сейсморазведки 3D, движется при геофизических измерениях ПГФС (4) в диапазоне глубин от 50 м до 300 м, в диапазоне скоростей от 4 км/ч до 16 км/ч при минимальном уровне подводных акустических и гидродинамических шумов. Одновременно рядом с ПГФС (4): слева и справа от него, или справа и еще правей от него, или слева и еще левей от него - в зависимости от географических и геофизических особенностей района, движутся несколько - не менее двух НПА (5) в диапазоне глубин от 50 м до 300 м, в диапазоне скоростей от 4 км/ч до 21 км/ч при минимальном уровне подводных акустических и гидродинамических шумов. Следует заметить, что в походном варианте данные НПА (5) размещены на корпусе ПГФС (4).
При этом заранее с помощью нескольких НПА (5) ПГФС (4) на морском дне по заданной геофизической сетке установлено несколько - не менее четырех: способом квадрат, АДАС (6), а также несколько - не менее трех: в начале, середине и конце района геофизической съемке, транспондеров (7).
2
1i
11
12
На ПГФС (4) при помощи первого кабель-троса (54) буксируют на более нижнем горизонте, относительно глубины ПГФС (4), излучающую НЧ акустическую систему (55), в которой с помощью последовательно функционально соединенных блока: (56)формирования и усиления непрерывных акустических сигналов Ω* заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц, а также слабонаправленного излучателя (57) обеспечивают формирование и непрерывное излучение гидроакустических сигналов заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц. Одновременно на каждом из НПА (5) в соответствующей излучающей НЧ системе (41) с помощью последовательно электрически соединенных: генератора (42), усилителя мощности (43) и слабонаправленного излучателя (44) формируют, усиливают и излучают гидроакустические колебания Ω* (Ω* - для первого НПА и Ω*- для второго НПА) заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц.
Следует заметить, что одновременное и в трех пространственных точках, а также на различных расстояниях до дна, непрерывное излучение гидроакустических сигналов заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц на повышенных скоростях хода носителей: ПГФС (4) и НПА (5) существенно повышает эффективность геофизических измерений: увеличивает производительность поиска, улучшает достоверность информации и т.д.
2
11
12
2
11
12
1i
2i
1
cp
Акустические волны Ω*, Ω* и Ω* заданной формы в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц распространяются от точек излучения по генеральному направлению к морскому дну со скоростями, определяемыми упругими свойствами среды и ее плотностью. Встречая границу, отделяющую данную среду от другой, с иными упругими свойствами, каждая из акустических волн Ω*, Ω* и Ω* частично отражается и частично следует далее вдоль границы в виде преломленной волны со скоростями v, v и т.д. - в каждой из сред. При этом отраженные волны обладают гораздо более высокой эффективностью в определении структуры слоев. Элементарная теория сводится к следующему: время t, прошедшее с момента создания упругой волны и до фиксации ее отражения от слоя с иной акустической жесткостью, равно отношению двукратной глубины залегания слоя к средней скорости vраспространения упругих волн в среде, покрывающих границу раздела /Аки К., Ричардс П. - Количественная сейсмология. Теория и методы. - М.: Мир, т.1, 1983/. В то время как преломленные волны используют для выявления скачков скорости звука, возникающих в случаях, когда над материалом с большей скоростью находится материал с меньшей скоростью звука. Их также используют для прослеживания резких, глубоко расположенных границ, для определения скоростной структуры приповерхностных слоев и т.д. Элементарная теория сводится к следующему: согласно принципу Гюйгенса каждая точка, находящаяся на поверхности фронта упругой волны, является самостоятельным источником колебаний. В том случае, если в подстилающей среде скорость распространения упругих волн будет больше, чем в покрывающей, то время, затраченное на прохождение упругой волны от ее источника до преломляющей границы, далее вдоль этой границы и затем снова к поверхности, может оказаться меньше, чем время, необходимое для пробега упругой волны от источника до приемника по прямому направлению /Аки К., Ричардс П. - Количественная сейсмология. Теория и методы. - М.: Мир, т.1, 1983/.
2
11
12
Акустические волны на частотах Ω'*, Ω'* и Ω'* в диапазоне от 1 Гц до 3000 Гц, частично отражаясь и частично преломляясь на границах слоев дна и нижележащих пород, возвращаются к приемникам, расположенным на морском дне - в АДС (6), а также в толще воды - на НПА (5) и ПГФС (4).
4i
4i
5i
5i
4i
5i
4i
5i
+
4
5i
3i
4i
5i
3i
3i
1
1
1
1
4i
5i
3i
3i
3i
пр3i
При этом с помощью последовательно электрически соединенных: четвертого НЧ генератора (75) сигналов ω и четвертого НЧ усилителя мощности (76) в тракте (72) нелинейного высоконаправленного излучения НЧ гидроакустических сигналов формируют и усиливают НЧ ω сигнал, который затем направляют через второй сумматор-коммутатор (77) на НЧ излучатель (78) гидроакустических сигналов излучающей НЧ акустической системы (71) ПГФС (4). Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: пятого НЧ генератора (79) сигналов ω и пятого НЧ усилителя мощности (80) формируют и усиливают НЧ ω сигнал, который затем направляют через второй сумматор-коммутатор (77) на НЧ излучатель (78) гидроакустических сигналов. В результате в реальную, нелинейную водную среду, содержащую различные неоднородности: пузырьки воздуха, биологические звукорассеивающие слои (БЗРС), продукты жизнедеятельности БЗРС и т.д., одновременно излучают в направлении морского дна два НЧ гидроакустических сигнала на частотах ω и ω. При совместном распространении в нелинейной водной среде акустические волны на частотах ω и ω начинают взаимодействовать друг с другом с образованием более ВЧ волны суммарной частоты ω=ω+ω и НЧ волны разностной частоты (ВРЧ) Ω=ω-ω в НЗД частот, с помощью которой в дальнейшем лоцируют в узком - несколько градусов, пространственном секторе различные донные объекты, в том числе и само МПИС (1). При этом субгармоники: 1/2Ω и т.д. - более низшие гармоники основной частоты ВРЧ Ω, близки к собственной Ω и наведенной Ω' частотам МПИС (1), а также их высшим гармоникам: 2Ω и т.д., 2Ω' и т.д. Благодаря низкой частоте в диапазоне частот: десятки Гц, слабому затуханию на этих частотах и постоянной подкачки акустическими энергиями исходных НЧ акустических волн ω и ω ВРЧ Ω глубоко проникает в структуры дна, практически резонансно отражается от них и в виде отраженной ВРЧ Ω' возвращается по водной среде в точку приема, пространственно совмещенную с точкой излучения на ПГФС (4). При этом ВРЧ Ω в виде преломленной ВРЧ Ω' возвращается и в точки приема, пространственно разнесенные с точкой излучения - на НПА (5) и т.д.
4i
3i
4i
4i
4i
4i
пр4i
Одновременно с этим, при этом с помощью последовательно электрически соединенных: пятого НЧ генератора (79) сигналов и пятого НЧ усилителя мощности (80) в тракте (73) линейного слабонаправленного излучения НЧ гидроакустических сигналов формируют и усиливают НЧ сигнал Ω, близкий по частоте к Ω, который затем направляют через второй сумматор-коммутатор (77) на НЧ излучатель (78) гидроакустических сигналов излучающей НЧ акустической системы (71) ПГФС (4). С помощью НЧ акустической волны Ω в дальнейшем лоцируют в широком - десятки градусов, пространственном секторе различные донные объекты, в том числе и само МПИС (1). Благодаря низкой частоте и слабому поглощению акустической энергии на этих частотах НЧ акустическая волна Ω глубоко проникает в структуры дна, отражается от них и в виде отраженной Ω' возвращается по водной среде в точку приема, пространственно совмещенную с точкой излучения на ПГФС (4). При этом НЧ волна Ω в виде преломленной волны Ω' возвращается по водной среде и в точки приема, пространственно разнесенные с точкой излучения - на НПА (5) и т.д.
3i
пр3i
4i
пр4i
3i
пр3i
4i
пр4i
С помощью последовательно электрически соединенных: НЧ излучателя (78) гидроакустических сигналов, который благодаря сумматору-коммутатору (77) в режиме между излучениями работает в качестве НЧ приемника гидроакустических сигналов, широкополосного усилителя (81) и блока фильтров (82), НЧ сигналы на частотах Ω' и Ω' а также Ω' и Ω' принимаются в широком пространственном секторе, исключающем пропуск гидроакустической информации, находящейся в отраженных и преломленных сигналах, усиливаются и фильтруются - с целью уменьшения влияния более НЧ и более ВЧ помех. В дальнейшем в решающем устройстве (83) определяют все параметры: амплитуда, сдвиг частоты и т.д., НЧ сигналов Ω', Ω', Ω' и Ω', документируют и регистрируют их, а также определяют частные параметры МПИС (1).
3i
пр3i
4i
пp4i
2
11
12
Таким образом, гидроакустические волны на частотах: Ω', Ω', Ω' и Ω', также как и гидроакустические волны на частотах: Ω'*, Ω'* и Ω'*, частично отражаясь и частично преломляясь на границах слоев дна и нижележащих пород, возвращаются к приемникам, расположенным на морском дне - в АДС (6), а также в толще воды - на НПА (5) и ПГФС (4).
2
11
12
3i
пр3i
4i
пр4i
При этом в ССК (59), буксируемой за ПГФС (4) с помощью второго кабель-троса (58) при помощи последовательно электрически соединенных непрерывной оптико-волоконной антенны (60), аналого-цифрового преобразователя (61) и основного усилителя (62) осуществляют непрерывный - по времени и со всех направлений - по пространству, прием, а также усиление принятых сигналов на частотах: Ω'*, Ω'*, Ω'*, Ω', Ω', Ω' и Ω' во всем секторе наблюдения. Далее в блоке (63) осуществляют цифровую обработку сейсмоакустической информации, а в блоке (64) - ее регистрацию в полосе частот: 1 Гц-3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ.
2
11
12
3i
пр3i
4i
пр4i
Одновременно с этим в жесткой протяженной приемной акустической системе (65), расположенной в нижней части и на бортовых частях корпуса ПГФС (4), с помощью последовательно электрически соединенных: электроакустических приемников (66), аналого-цифрового преобразователя (67) и основного усилителя (68) осуществляют непрерывный - по времени и со всех направлений - по пространству, прием, а также усиление принятых сигналов на частотах: Ω'*, Ω'*, Ω'*, Ω', Ω', Ω' и Ω' во всем секторе наблюдения. Далее в блоке (69) осуществляют цифровую обработку сейсмоакустической информации, а в блоке (70) - регистрацию полученной сейсмоакустической информации в полосе частот от 1 Гц до 3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ.
2
11
12
3i
пр3i
4i
пр4i
Таким образом, информация, содержащаяся в принятых гидроакустических сигналах на частотах: Ω'*, Ω'*, Ω'*, Ω', Ω', Ω' и Ω', позволяет решать следующие геофизические задачи: определение суммарной мощности пород осадочного чехла; расчленение осадочного комплекса по сейсмическим признакам и изучение особенностей их пространственного распространения; выделение верхнего, акустически прозрачного слоя и определение его мощности; прогнозирование литологического состава донных осадков по горизонтали и вертикали; прогнозирование распределения ЖМК на основе спектрального анализа отраженных и рассеянных сигналов и т.д.
7i
8i
9i
7i
8i
9i
7i
8i
9i
7i
8i
9i
7i
8i
9i
7i
8i
9i
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: многоканального - не менее 3-х каналов, генератора (89), многоканального усилителя мощности (90) и нескольких гидроакустических излучателей (91), установленных на донной части корпуса ПГФС (4), тракта линейного (85) излучения интенсивных гидроакустических сигналов ЗД и УЗД в диапазоне частот выше 3 кГц и с динамическим диапазоном не менее 140 дБ, формируют, усиливают и направленно, в заданных секторах подводного наблюдения ПГФС (4), излучают гидроакустические сигналы на существенно различных частотах: f, f и f (например, 6 кГц, 12 кГц и 24 кГц). Одновременно распространяясь в водной среде, гидроакустические сигналы на частотах: f, f и f одновременно лоцируют ими различные подводные объекты: морское дно, нижнюю часть айсберга и т.д. Отражаясь от различных подводных объектов, эхо-сигналы на частотах: f', f' и f' распространяются в обратном направлении. Затем их направленно принимают, автоматически в периоды между излучениями гидроакустических сигналов на частотах: f, fи f, при помощи нескольких соответствующих гидроакустических излучателей (91) и направляют на вход многоканального тракта (87) линейной обработки эхо-сигналов ЗД и УЗД частот, где в последовательно электрически соединенных: многоканальном широкополосном усилителе (98) ЗД и УЗД частот и многоканальном блоке (99) диапазонных фильтров ЗД и УЗД частот осуществляют усиление и фильтрацию - для уменьшения более НЧ и более ВЧ помех вне каждой из рабочих частот. Далее эхо-сигналы на частотах: f', f' и f' последовательно подают в многоканальный блок (100) обработки информации, в котором осуществляют измерение всех параметров: амплитуда, изменение частоты и т.д. эхо-сигналов на каждой из частот: f', f' и f', и многоканальный блок (101) регистрации и отображения информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия.
6i
7i
6i
7i
6i
7i
+
6i
7i
5i
6i
7i
5i
5i
5i
6i
7i
5i
5i
5i
3i
4i
5i
5i
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: шестого генератора (92) и шестого усилителя мощности (93) тракта нелинейного излучения (86) гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот осуществляют формирование и усиление гидроакустического сигнала на частоте ω, который затем направляют, через третий сумматор-коммутатор (94), на третий гидроакустический излучатель (95) и направленно излучают в нелинейную водную среду. Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: седьмого генератора (96) и седьмого усилителя мощности (97), формируют и усиливают сигнал на частоте ω, который затем направляют, через третий сумматор-коммутатор (94) на более высокочастотный гидроакустический излучатель (91) канала (85) линейного излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот. В результате в реальную неоднородную, нелинейную водную среду одновременно излучают два гидроакустических сигнала на частотах ω и ω. При совместном распространении в нелинейной водной среде акустические волны на частотах ω и ω начинают взаимодействовать друг с другом с образованием более ВЧ волны суммарной частоты ω=ω+ω и НЧ ВРЧ Ω=ω-ω, с помощью которой в дальнейшем лоцируют в узком - несколько градусов, пространственном секторе различные подводные объекты: морское дно, нижняя часть айсберга и т.д. При этом субгармоники: 1/2Ω и т.д., высшие гармоники: 2Ω и т.д., а также сама ВРЧ Ω благодаря направленности, слабому затуханию на низких частотах и постоянной подкачке акустическими энергиями исходных акустических волн: ω и ω, глубоко проникают в осадочный слой дна, тело айсберга и т.д., отражаются от них в широком спектре частот и в виде отраженной широкополосной ВРЧ Ω' возвращаются по водной среде в точку приема, пространственно совмещенную с точкой излучения на ПГФС (4). При этом отраженная широкополосная ВРЧ Ω' возвращается и в точки приема, пространственно разнесенные с точкой излучения - на НПА (5) и т.д. Затем отраженную от различных подводных объектов широкополосную ВРЧ Ω', так же, как и эхо-сигналы на частотах: Ω' и Ω', направленно принимают с помощью электроакустического преобразователя (102) НЗД частот тракта (88) линейной обработки эхо-сигналов НЗД частот Ω' и далее последовательно направляют в блок (103) обработки информации в НЗД частот, в котором осуществляют измерение всех параметров: амплитуда, изменение частоты и т.д. эхо-сигналов на частоте Ω' и т.д., а также в блок (104) регистрации и отображения информации в НЗД частот, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия.
3i
4i
5i
3i
4i
5i
3i
4i
5i
3i
4i
5i
3i
4i
5i
3i
4i
5i
3i
4i
5i
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: второго многоканального - не менее 3-х каналов, генератора (137), второго многоканального усилителя мощности (138) и нескольких гидроакустических излучателей (139) с различными рабочими частотами f, f и f, установленных на нижней части корпуса НПА (5), тракта линейного (33) излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД в динамическом диапазоне не менее 140 дБ многочастотной активной ГАС (32) каждого из НПА (5), формируют, усиливают и направленно, в заданных секторах подводного наблюдения НПА (5), излучают гидроакустические сигналы на существенно различных частотах: f, f и f (например, 8 кГц, 16 кГц и 32 кГц). Одновременно распространяясь в водной среде, гидроакустические сигналы на частотах: f, f и f одновременно лоцируют ими различные подводные объекты: морское дно, нижнюю часть айсберга и т.д. Отражаясь от различных подводных объектов, эхо-сигналы на частотах: f', f' и f' распространяются в обратном направлении. Затем их направленно принимают, автоматически в периоды между излучениями гидроакустических сигналов на частотах: f, f и f, при помощи нескольких соответствующих гидроакустических излучателей (139), и направляют на вход многоканального тракта (35) линейной обработки эхо-сигналов ЗД и УЗД частот, где в последовательно электрически соединенных: многоканальном широкополосном усилителе (146) ЗД и УЗД частот и многоканальном блоке (147) диапазонных фильтров ЗД и УЗД частот осуществляют усиление и фильтрацию - для уменьшения более НЧ и более ВЧ помех вне каждой из рабочих частот. Далее эхо-сигналы на частотах: f', f' и f' последовательно подают в многоканальный блок (148) обработки информации, в котором осуществляют измерение всех параметров: амплитуда, изменение частоты и т.д., эхо-сигналов на каждой из частот: f', f' и f', и многоканальный блок (149) регистрации и отображения информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия.
1i
2i
1i
2i
1i
2i
+
1i
2i
2i
1i
2i
2i
2i
2i
1i
2i
2i
2i
2i
2i
2i
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: первого генератора (140) и первого усилителя мощности (141) тракта нелинейного излучения (34) гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот, осуществляют формирование и усиление гидроакустического сигнала на частоте ω, который затем направляют, через первый сумматор-коммутатор (142), на первый гидроакустический излучатель (143) и направленно излучают в нелинейную водную среду. Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: второго генератора (144) и второго усилителя мощности (145), формируют и усиливают сигнал на частоте ω, который затем направляют, через первый сумматор-коммутатор (142) на более высокочастотный гидроакустический излучатель (139) канала (33) линейного излучения гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот. В результате в реальную неоднородную, нелинейную водную среду одновременно излучают два гидроакустических сигнала на частотах ω и ω. При совместном распространении в нелинейной водной среде акустические волны на частотах ω и и ω начинают взаимодействовать друг с другом с образованием более ВЧ волны суммарной частоты ω=ω+ω и НЧ ВРЧ Ω=ω-ω, с помощью которой в дальнейшем лоцируют в узком - несколько градусов, пространственном секторе различные подводные объекты: морское дно, нижнюю часть айсберга и т.д. При этом субгармоники: 1/2Ω и т.д., высшие гармоники: 2Ω и т.д., а также сама ВРЧ Ω благодаря направленности, слабому затуханию на низких частотах и постоянной подкачке акустическими энергиями исходных акустических волн: ω и ω глубоко проникают в осадочный слой дна, тело айсберга и т.д., отражаются от них в широком спектре частот, и в виде отраженной широкополосной ВРЧ Ω' возвращаются по водной среде в точку приема, пространственно совмещенную с точкой излучения на НПА (5). При этом отраженная широкополосная ВРЧ Ω' возвращается и в точки приема, пространственно разнесенные с точкой излучения - на ПГФС (4) и т.д. Затем отраженную от различных подводных объектов широкополосную ВРЧ Ω', так же, как и эхо-сигналы на других частотах, излученных ранее с помощью других активных ГАС, направленно принимают с помощью электроакустического преобразователя (150) НЗД частот тракта (36) линейной обработки эхо-сигналов НЗД частот Ω' и далее последовательно направляют в блок (151) обработки информации в НЗД частот, в котором осуществляют измерение всех параметров: амплитуда, изменение частоты и т.д. эхо-сигналов на частоте Ω' и т.д., а также в блок (152) регистрации и отображения информации в НЗД частот, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия.
6i
6i
6i
6i
6i
6i
6i
6i
6i
6i
6i
6i
Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: генератора (153) сложных ВЧ сигналов f, усилителя мощности (154) сложных ВЧ сигналов и ВЧ гидроакустического излучателя (155) соответствующего тракта линейного (38) излучения гидроакустических сигналов УЗД на частотах f соответствующего гидролокатора бокового обзора (37) соответствующего НПА (5), формируют, усиливают и направленно непрерывно излучают сложные - ЛЧМ и т.д., ВЧ сигналы f в диапазоне частот сотни кГц, с помощью которых в дальнейшем лоцируют в узком - несколько градусов, пространственном секторе различные подводные объекты: морское дно, нижнюю часть айсберга и т.д. Отражаясь от различных подводных объектов, сложные ВЧ эхо-сигналы f' возвращаются обратно в точку излучения. Затем их непрерывно, направленно и в заданном секторе, в вертикальной и горизонтальной плоскостях подводного наблюдения принимают и усиливают с помощь последовательно электрически соединенных: ВЧ гидроакустической приемной антенны (156), блока (157) цифрового формирования и сканирования ХН в вертикальной и горизонтальной плоскостях и предварительного усилителя (158) тракта (39) линейной обработки сложных ВЧ эхо-сигналов f'. Затем принятые сложные ВЧ эхо-сигналы f' последовательно направляют в блок (159) анализа, в котором определяют все параметры сигнала: амплитуду, изменение частоты и т.д., и блок (160) регистрации и отображения информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия. Одновременно с этим сложные ВЧ эхо-сигналы f' с выхода ВЧ гидроакустической приемной антенны (156) тракта (39) линейной обработки сложных ВЧ эхо-сигналов f' направляют на вход тракта (40) нелинейной обработки сложных эхо-сигналов, в котором с помощью последовательно электрически соединенных: блока (161) цифрового формирования и сканирования ХН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, перестраиваемого полосового фильтра (162) и основного усилителя (163) осуществляют определение направления, в вертикальной и горизонтальной плоскостях, прихода сложных ВЧ эхо-сигналов f', их фильтрацию - с целью уменьшения влияния более ВЧ и более НЧ помех вне рабочей полосы, а также их усиление. Затем сложные ВЧ эхо-сигналы f' с выхода основного усилителя (163) направляют в блок (164) детектирования: амплитудного и фазового (частотного), в котором осуществляют выделение, соответствующим методом детектирования, НЧ сигналов из сложных ВЧ эхо-сигналов f'. При этом для осуществления фазового детектирования на второй - опорный, вход блока детектирования подают исходный сложный ВЧ сигнал f. Далее НЧ сигналы последовательно подают в перестраиваемый фильтр (165) низких частот - для уменьшения влияния ВЧ помех, а также в блок (166) анализа, в котором определяют параметры НЧ сигнала: амплитуду, частоту, фазу и т.д., и блок (160) регистрации и отображения информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия.
Таким образом, гидроакустическая информация, содержащаяся в принятых на ПГФС (4) и на нескольких НПА (5) различных эхо-сигналах на различных частотах, позволяет изучать рельеф дна, определять параметры верхнего слоя осадков, непрерывно измерять глубину океана не только по линии движения ПГФС, этого мало, особенно в условиях сильно расчлененного рельефа с наличием на поверхности дна океана большого количества отдельно стоящих гор и минивулканов, но и по пространству обнаруживать различные подводные и надводные объекты, определять параметры сплошного льда: толщина, плотность, структура и т.д. и айсбергов: геометрические размеры, плотность, структура и т.д., измерять абсолютную и относительную скорости движения ПГФС (4) и НПА (5) и т.д.
8
8
8
8
0
Одновременно с этим, с помощью последовательно электрически соединеннных: многоэлементной антенны (109) ЗД и УЗД частот, расположенной по всему обводу носовой оконечности ПГФС (4), многоканального блока (110) цифрового формирования нескольких - не менее 3-х ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, многоканального блока (111) диапазонных фильтров и многоканального основного усилителя (112), тракта линейной (106) обработки гидроакустической информации преимущественно в ЗД и УЗД частот, пассивной ГАС (105) ПГФС (4) осуществляют одновременный многоканальный прием сигналов ЗД и УЗД частот с помощью как минимум 3-х ХН, их независимую многоканальную фильтрацию - с целью уменьшения влияния более ВЧ и более НЧ помех и независимое многоканальное усилении. Затем сигналы ЗД и УЗД частот последовательно направляют в многоканальный блок (113) линейной обработки информации, в котором одновременно, по как минимум по трем каналам, осуществляют измерение основных параметров сигналов: амплитуду, частоту и т.д., и многоканальный блок (114) регистрации и отображения информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия. Одновременно с этим, с помощью последовательно электрически соединенных: многоканального генератора (120), многоканального усилителя мощности (121) и многоканального излучателя (122) тракта (108) излучения ВЧ сигнала накачки осуществляют формирование, усиление и излучение ВЧ сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д. При этом основная частота ВЧ сигнала накачки ω близка к резонансной частоте ω рассеивателей звука, доминирующих в области водной среды, непосредственно прилегающей к многоэлементной приемной антенне (109) ЗД и УЗД частот, расположенной по всему обводу носовой оконечности ПГФС (4).
8
8
8
1
1
поi
ноi
воi
8
1
8
1
8
1
8
1
8
1
8
1
8
поi
8
поi
8
пoi
8
ноi
8
ноi
8
ноi
8
воi
8
воi
8
вoi
8
1
8
1
8
1
8
1
8
1
8
1
8
поi
8
поi
8
поi
8
ноi
8
ноi
8
ноi
8
воi
8
воi
8
вoi
1
1
пoi
ноi
воi
8
1
8
1
8
1
8
1
8
1
8
1
8
пoi
8
поi
8
поi
8
ноi
8
нoi
8
нoi
8
воi
8
воi
8
воi
8
8
8
1
1
поi
нoi
вoi
Рассеиваясь на неоднородностях водной среды, ВЧ сигнал накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д., взаимодействует с НЧ сигналами: собственного шумоизлучения Ω МПИС и наведенного шумоизлучения Ω' МПИС, а также подводных объектов Ω, надводных объектов Ω и воздушных объектов Ω с образованием ВЧ волн комбинационных частот: ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., ω±Ω', 2ω±Ω', 3ω±Ω' и т.д. ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., которые затем с помощью последовательно электрически соединенных: многоэлементной антенны (109) ЗД и УЗД частот, являющейся общей для тракта линейной (106) и тракта (107) нелинейной обработки информации, многоканального блока (115) цифрового формирования нескольких - не менее 6-и ХН: 3-х - по пространству и 2-х - по частоте в каждой пространственной ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, блока (116) перестраиваемых полосовых фильтров и многоканальный основной усилитель (117), осуществляют одновременный многоканальный прием сигналов ВЧ комбинационных ЗД и УЗД частот с помощью как минимум шести ХН, их независимую многоканальную фильтрацию - с целью уменьшения влияния более ВЧ и более НЧ помех и независимое многоканальное усилении. Затем ВЧ сигналы комбинационных частот: ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., ω±Ω', 2ω±Ω', 3ω±Ω' и т.д. ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д. ЗД и УЗД частот последовательно направляют в многоканальный блок (118) демодуляторов - амплитудных и фазовых (частотных), в котором осуществляют выделение НЧ полезных сигналов: собственного шумоизлучения Ω МПИС и наведенного шумоизлучения Ω' МПИС, а также подводных объектов Ω, надводных объектов Ω и воздушных объектов Ω из ВЧ сигналов комбинационных частот: ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., ω±Ω', 2ω±Ω', 3ω±Ω' и т.д. ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д. методом амплитудного и фазового детектирования. При этом в процессе фазового детектирования на опорный вход многоканального блока (118) демодуляторов подают ВЧ многочастотный сигнал накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д. с выхода многоканального генератора (120). В дальнейшем НЧ полезные сигналы: собственного шумоизлучения Ω МПИС и наведенного шумоизлучения Ω' МПИС, а также подводных объектов Ω, надводных объектов Ω и воздушных объектов Ω последовательно направляют в многоканальный блок (119) фильтров низких частот - для уменьшения влияния НЧ помех и многоканальный блок (114) регистрации и отображения информации, являющийся общим блоком для тракта (106) линейной обработки гидроакустической информации и тракта (107) нелинейной обработки гидроакустической информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия.
3i
3i
3i
3
0
3i
3i
3i
1
1
поi
ноi
воi
3
1
3
1
3
1
3
1
3
1
3
1
3
поi
3
поi
3
поi
3
ноi
3
ноi
3
ноi
3
воi
3
воi
3
воi
3
1
3
1
3
1
3
1
3
1
3
1
3
поi
3
поi
3
пoi
3
ноi
3
ноi
3
ноi
3
воi
3
воi
3
вoi
1
1
поi
ноi
воi
3
1
3
1
3
1
3
1
3
1
3
1
3
поi
3
поi
3
поi
3
ноi
3
ноi
3
ноi
3
воi
3
воi
3
воi
3i
3i
3i
1
1
пoi
ноi
воi
Одновременно с этим, с помощью последовательно электрически соединеннных: многоэлементной антенны (123) ЗД и УЗД частот, расположенной по всему обводу носовой оконечности каждого из НПА (3), многоканального блока (124) цифрового формирования нескольких - не менее 3-х ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, многоканального блока (125) диапазонных фильтров и многоканального основного усилителя (126), тракта линейной (29) обработки гидроакустической информации преимущественно в ЗД и УЗД частот, пассивной ГАС (28) каждого из НПА (5) осуществляют одновременный многоканальный прием сигналов ЗД и УЗД частот с помощью как минимум 3-х ХН, их независимую многоканальную фильтрацию - с целью уменьшения влияния более ВЧ и более НЧ помех и независимое многоканальное усилении. Затем сигналы ЗД и УЗД частот последовательно направляют в многоканальный блок (127) линейной обработки информации, в котором одновременно, по как минимум по трем каналам, осуществляют измерение основных параметров сигналов: амплитуда, частота и т.д., и многоканальный блок (128) регистрации и отображения информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия. Одновременно с этим, с помощью последовательно электрически соединенных: многоканального генератора (134), многоканального усилителя мощности (135) и многоканального излучателя (136) тракта (31) излучения ВЧ сигнала накачки осуществляют формирование, усиление и излучение ВЧ сигнала накачки на частоте ω и ее высших гармоник 2ω, 3ω и т.д. При этом основная частота ВЧ сигнала накачки ω близка к резонансной частоте ω рассеивателей звука, доминирующих в области водной среды, непосредственно прилегающей к многоэлементной приемной антенне (123) ЗД и УЗД частот, расположенной по всему обводу носовой оконечности НПА (5). Рассеиваясь на неоднородностях водной среды, ВЧ сигнал накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω 3ω и т.д., взаимодействует с НЧ сигналами: собственного шумоизлучения Ω МПИС и наведенного шумоизлучения Ω' МПИС, а также подводных объектов Ω, надводных объектов Ω и воздушных объектов Ω с образованием ВЧ волн комбинационных частот: ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., ω±Ω', 2ω±Ω', 3ω±Ω' и т.д. ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., которые затем с помощью последовательно электрически соединенных: многоэлементной антенны (123) ЗД и УЗД частот, являющейся общей для тракта линейной (29) и тракта (30) нелинейной обработки информации, многоканального блока (129) цифрового формирования нескольких -не менее 6-и ХН: 3-х - по пространству и 2-х - по частоте в каждой пространственной ХН, а также их независимого сканирования во всем секторе наблюдения, блока (130) перестраиваемых полосовых фильтров и многоканального основного усилителя (131), осуществляют одновременный многоканальный прием сигналов ВЧ комбинационных ЗД и УЗД частот с помощью как минимум шести ХН, их независимую многоканальную фильтрацию - с целью уменьшения влияния более ВЧ и более НЧ помех и независимое многоканальное усилении. Затем ВЧ сигналы комбинационных частот: ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., ω±Ω', 2ω±Ω', 3ω±Ω' и т.д. ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω; и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., ЗД и УЗД частот последовательно направляют в многоканальный блок (132) демодуляторов - амплитудных и фазовых (частотных), в котором осуществляют выделение НЧ полезных сигналов: собственного шумоизлучения Ω МПИС и наведенного шумоизлучения Ω' МПИС, а также подводных объектов Ω, надводных объектов Ω и воздушных объектов Ω из ВЧ сигналов комбинационных частот: ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., ω±Ω', 2ω±Ω', 3ω±Ω' и т.д. ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д.; ω±Ω, 2ω±Ω, 3ω±Ω и т.д., методом амплитудного и фазового детектирования. При этом в процессе фазового детектирования на опорный вход многоканального блока (132) демодуляторов подают ВЧ многочастотный сигнал накачки на частоте ω и ее высших гармониках 2ω, 3ω и т.д. с выхода многоканального генератора (134). В дальнейшем НЧ полезные сигналы: собственного шумоизлучения Ω МПИС и наведенного шумоизлучения Ω' МПИС, а также подводных объектов Ω, надводных объектов Ω и воздушных объектов Ω последовательно направляют в многоканальный блок (133) фильтров низких частот - для уменьшения влияния НЧ помех и многоканальный блок (128) регистрации и отображения информации, являющийся общим блоком для тракта (29) линейной обработки гидроакустической информации и тракта (30) нелинейной обработки гидроакустической информации, в котором осуществляют регистрацию и документирование информации, а также ее визуализацию в форму, удобную для зрительного восприятия.
1
1
2i
ji
ji
1
1
2i
3i
ji
1
1
2i
3i
Одновременно с этим при помощи последовательно электрически соединенных: многоканальной приемной системы (17), устройства (18) цифрового формирования и сканирования ХН в 3-х плоскостях и блока (19) диапазонных фильтров тракта (15) линейного направленного приема сигналов соответствующего АДС (6) в заданном пространственном секторе осуществляют направленный прием и фильтрацию - с целью уменьшения влияния более ВЧ и более НЧ помех, принятых сигналов ИЗД частот: Ω и Ω' - собственного и наведенного шумоизлучений МПИС (1), а также направленного приема эхо-сигналов ЗД частот f' в диапазоне частот до 3 кГц. В дальнейшем принятые и оцифрованные сигналы последовательно направляют в решающее устройство (20), в котором осуществляют их первичную обработку, а затем - на первый вход съемного цифрового накопителя (21) информации. Одновременно с этим, при помощи последовательно электрически соединенных: малогабаритной многоэлементной приемной антенны (22) ЗД и УЗД частот, устройства (23) цифрового формирования и сканирования ХН в 3-х плоскостях и многоканального перестраиваемого полосового фильтра (24) ЗД и УЗД частот тракта (16), осуществляют направленный - за счет частоты сигнала накачки в ЗД и УЗД частот, волновых размеров малогабаритной многоэлементной приемной антенны (22) ЗД и УЗД частот и протяженности базы параметрической приемной антенны - расстояния между точкой рассеяния ВЧ сигнала накачки и точкой нахождения приемной антенны (22), прием рассеянных на неоднородностях среды сигналов ЗД и УЗД частот ω, излученных ранее с помощью соответствующих ГАС ПГФС (4) и НПА (5), а также их фильтрацию - с целью уменьшения влияния более ВЧ и более НЧ помех, и которые затем направляют в многоканальный детектор (25), в котором осуществляют, преимущественно, амплитудную демодуляцию рассеянных сигналов ЗД и УЗД частот ω' соответствующих ГАС ПГФС (4) и НПА (5) и выделяют сигналы: ИЗД частот Ω и Ω' - собственного и наведенного шумоизлучения МПИС (1), эхо-сигналы ЗД частот f' и эхо-сигналов УЗД частот f'. При этом в качестве сигналов дальней - по пространству, накачки служат сигналы ЗД и УЗД частот ω' соответствующих ГАС ПГФС (4) и НПА (5). Далее выделенные сигналы на частотах Ω, Ω', f' и f'последовательно направляют на вход решающего устройства (26), в котором осуществляют их первичную обработку, а выход которого, являющийся выходом тракта (16) параметрического приема сигналов, подключен ко второму входу съемного цифрового накопителя (21) информации. При этом по мере необходимости съемный накопитель (21) информации соответствующего АДС (6) снимается при помощи одного из НПА (5) и доставляется на ПГФС (4) либо съемный накопитель (21) информации при помощи одного из НПА (5) доставляется на ПГФС (4) вместе с соответствующим АДС (6) - после окончания работы, при возникновении нештатной ситуации и т.д. Для этого в блоке (51) управления устройства (50), предназначенного также и для отбора проб: ПИС, грунта и т.д., формируют соответствующую команду для исполнительного механизма (52), который при помощи манипуляторов (53) осуществляет забор съемных цифровых носителей информации.
1i
1i
1i
1i
1i
1i
1i
1i
Одновременно с этим периодически, по мере необходимости, осуществляют контроль местоположения каждого из НПА (5) относительно установленных ранее в заданных координатах и определенным образом на площади морского дна транспондеров (7). Для этого с помощью последовательно электрически соединенных: генератора (167) кодированных сигналов управления и блока (168) формирования временных интервалов, управляемого электронно-вычислительным устройством (48), тракта (46) гидроакустической системы (45) соответствующего НПА (5) формируют сигналы управления f* и временные интервалы их излучения. Далее, через первое коммутационное устройство (169), являющееся выходом тракта (46) формирования и излучения кодированных сигналов управления, сигналы подают на гидроакустический излучатель (49) и направленно излучают в направлении ближайшего транспондера (7). На запрашиваемом транспондере (7) с помощью последовательно электрически соединенных: электроакустического преобразователя (8) гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот, коммутатора (9) режимов приема-излучения, усилителя (10) ЗД и УЗД частот и дешифратора (11) осуществляют прием, усиление и дешифрацию принятых сигналов на соответствующей частоте f*. В случае совпадения кодов - запрашиваемого с НПА (5) и установленного ранее на данном транспондере (7), с выхода дешифратора (11) передают сигнал подтверждения на вход решающего устройства (12), а с выхода решающего устройства (12) сигнал управления подают на вход генератора (13) кодированных сигналов ЗД и УЗД частот, а с помощью последнего осуществляют формирование кодированного ответного сигнала на соответствующей частоте f. С выхода генератора (13) кодированный ответный сигнал на соответствующей частоте f через коммутатор (9) режимов приема-излучения подают на электроакустический преобразователь (8) и излучают, с его помощью, в водную среду. На соответствующем НПА, с которого был передан на данный транспондер (7) ранее сигнал запроса, при помощи последовательно электрически соединенных: гидроакустического излучателя (49), являющегося после излучения сигнала запроса на соответствующей частоте f* электроакустическим приемником ответных гидроакустических сигналов на соответствующей частоте f, второго коммутационного устройства (170), усилителя (171) и дешифратора (172) ответных сигналов, тракта (47) приема и дешифрации ответных сигналов транспондеров (7) гидроакустической системы (45) соответствующего НПА (5), осуществляют прием, усиление и дешифрацию соответствующих ответных сигналов f соответствующего транспондера (7). В случае совпадения ответного кода с запрашиваемого ранее соответствующего транспондера (7) с выхода дешифратора (172) передают сигнал подтверждения на вход блока (173) обработки информации, в котором осуществляют расшифровку параметров ответных сигналов f. Далее соответствующий сигнал подают в электронно-вычислительное устройство (48), в котором определяют расчетным способом координаты: дистанция, пеленг и т.д. соответствующего НПА (7) относительно конкретного транспондера (7).
Для обеспечения сохранности АДС (6) и транспондеров (7) от несанкционированных потерь в их конструкцию дополнительно включены сторожевые устройства (27) и (14), соответственно. При этом управление работой соответствующего сторожевого устройства осуществляется по аналогичному, как и для транспондеров, (7) принципу.
1i
1i
После окончания работ в заданном районе или по мере необходимости: возникновение нештатной ситуации и т.д., осуществляют демонтаж установленных ранее на морском дне АДС (6) - в первую очередь после окончания работ и транспондеров (7). Для этого с помощью последовательно электрически соединенных: генератора (167) кодированных сигналов управления и блока (168) формирования временных интервалов тракта (46) гидроакустической системы (45) соответствующего НПА (5) формируют сигнал f** управления для дистанционного срабатывания механического замка соответствующего сторожевого (охранного) устройства. Далее, через первое коммутационное устройство (169), сигналы подают на гидроакустический излучатель (49) и направленно излучают в направлении ближайшего АДС (6), или - на заключительном этапе - транспондера (7). В соответствующем охранном устройстве (27) или (14) с помощью последовательно электрически соединенных: электроакустического преобразователя гидроакустических сигналов ЗД и УЗД частот и дешифратора осуществляют прием, усиление и дешифрацию принятых сигналов на соответствующей частоте f**. В случае совпадения кодов - запрашиваемого с НПА (5) и установленного ранее в данном сторожевом устройстве, с выхода дешифратора передают сигнал управления на вход исполнительного устройства - механического замка, который, при своем срабатывании, отсоединяет соответствующий АДС (6) или транспондер (7) от их подводного якоря. Затем в блоке (51) управления устройства (50) данного НПА (5) формируют соответствующую команду для исполнительного механизма (52), который при помощи манипуляторов (53) осуществляет раздельный забор на свой борт АДС (6), или транспондера (7), а также их соответствующего якоря.
Таким образом происходит следующее.
1. Обеспечение высокой производительности поиска - произведения площади поиска на скорость поиска - достигается за счет того, что:
- в качестве геофизического судна используют ПГФС, которое движется под водой с одной буксируемой ССК и со скоростью до 21 км/ч;
- осуществляют разнесенный с ССК прием акустических волн, используя протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС;
- используют несколько НПА, движущихся рядом с ПГФС, обеспечивая взаимное перекрытие зон наблюдения;
- используют несколько АДС, установленных квадратом на дне моря на расстоянии друг от друга, обеспечивающем перекрытие зон наблюдения и т.д.
2. Обеспечение высокой достоверности поиска МПИС достигается за счет того, что:
- движение ПГФС осуществляют не только вдоль линии профиля, но и под наклоном в несколько - не менее 2-х - градусов к ней;
- осуществляют интенсивное, слабонаправленное, непрерывное излучение в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц;
- осуществляют излучение акустических волн в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц, используя активное ГАС, установленное на донной части ПГФС;
- осуществляют непрерывный прием акустических волн в полосе частот от 1 Гц до 3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ, используя ССК;
- осуществляют прием акустических волн в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используют несколько АДС с пассивным ГАС, установленных заранее определенным образом на дне моря;
- осуществляют прием акустических волн в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используя протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС;
- осуществляют прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 3000 Гц, используя пассивную ГАС, установленную на каждом из НПА;
- осуществляют прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 30 кГц, используют антенну, расположенную по всему обводу носовой оконечности ПГФС и т.д.
3. Расширение области применения способа - в условиях развитого волнении моря, при наличия айсбергов или сплошного ледового покрова, достигается за счет того, что:
- в качестве геофизического судна используют ПГФС, которое движется под водой с одной буксируемой ССК и со скоростью до 21 км/ч;
- используют несколько НПА, движущихся рядом с ПГФС, обеспечивая взаимное перекрытие зон наблюдения;
- используют несколько АДС, установленных квадратом на дне моря на расстоянии друг от друга, обеспечивающем перекрытие зон наблюдения и т.д.
4. Обеспечение навигационной безопасности в процессе реализации разработанного способа достигается за счет того, что
- осуществляют излучение акустических волн в диапазоне рабочих частот от 3-х кГц и выше, используют многочастотные активные ГАС, установленные на донной части корпуса ПГФС и каждого из нескольких НПА;
- осуществляют прием акустических волн в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используя протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС;
- осуществляют прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 3000 Гц, используя пассивную ГАС, установленную на каждом из НПА;
- осуществляют прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 30 кГц, используют антенну, расположенную по всему обводу носовой оконечности ПГФС и т.д.
5. Обеспечение минимальных финансово-временных затратах в процессе реализации разработанного способа достигается за счет того, что:
- в качестве геофизического судна используют ПГФС, которое может работать все 12 месяцев в году, а не 5-7 месяцев, как надводное судно, из-за погодных условий;
- благодаря более высокой производительности поиска (п.1 преимуществ) затрачивается меньше времени на обследование одного района;
- благодаря более высокой достоверности поиска (п.2 преимуществ) уменьшается количество пустых пробуренных скважин - для углеводородов и т.д.
Отличительными признаками заявляемого способа являются следующие.
1. В качестве геофизического судна используют ПГФС, которое движется под водой.
2. Движение ПГФС осуществляют не только вдоль линии профиля, но и под наклоном в несколько - не менее 2-х - градусов к ней.
3. Осуществляют слабонаправленное непрерывное излучение в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц в диапазоне глубин от 50 м до 300 м, в диапазоне скоростей ПГФС от 4 км/ч до 16 км/ч при минимальном уровне его подводных акустических и гидродинамических шумов.
4. Осуществляют пространственно непрерывный прием частично отраженных и частично преломленных акустических волн в полосе частот от 1 Гц до 3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ;
5. Осуществляют прием акустических волн в диапазоне рабочих частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используют несколько АДС с пассивным ГАС, установленных квадратом на дне моря на расстоянии друг от друга, обеспечивающем взаимное перекрытие зон наблюдения.
6. Осуществляют прием акустических волн в диапазоне рабочих частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используя протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС.
7. Осуществляют излучение акустических волн в диапазоне рабочих частот от 1 Гц до 3000 Гц, используя активное ГАС, установленное на донной части корпуса ПГФС.
8. Осуществляют излучение акустических волн в диапазоне рабочих частот от 3-х кГц и выше, используя несколько многочастотных активных ГАС, установленных на донной части корпуса ПГФС, и каждого из нескольких НПА, обеспечивающих взаимное перекрытие зон наблюдения.
9. Осуществляют прием акустических волн в диапазоне рабочих частот от долей Гц до 3000 Гц, используя несколько пассивных ГАС, установленных на каждом из НПА и обеспечивая взаимное перекрытие зон наблюдения, включая и зоны наблюдения ССК и ПГФС.
10. Осуществляют прием акустических волн в диапазоне рабочих частот от долей Гц до 30 кГц, используют антенну, расположенную по всему обводу носовой оконечности ПГФС.
Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "новизна".
Анализ известных технических решений с целью обнаружения в них указанных отличительных признаков показал следующее.
Признаки 1, 2, 4 являются новыми и неизвестно их использование для поиска месторождения ПИС с использованием ПГФС.
Признаки 3, 5-10 являются новыми и неизвестно их использование для поиска месторождения ПИС с использованием ПГФС. В то же время известно использование признаков 3, 6 и 10 в военно-морских флотах некоторых государств, а признаков 5, 7-9 - при океанографических исследованиях.
Таким образом, наличие новых существенных признаков, в совокупности с известными, обеспечивает появление у заявляемого решения нового свойства, не совпадающего со свойствами известных технических решений, - получение на большой площади достоверной информации о ПИС, находящихся в соответствующих геологических породах Земли, на дне моря, или в донном слое осадков, в условиях развитого волнения моря, при наличия айсбергов или сплошного ледового покрова и т.д., безопасным в навигационном отношении методом при минимальных финансово-временных затратах.
В данном случае мы имеем новую совокупность признаков и их новую взаимосвязь, причем не простое объединение новых признаков и уже известных, а именно выполнение операций в предложенной последовательности и приводит к качественно новому эффекту.
Данное обстоятельство позволяет сделать вывод о соответствии разработанного способа критерию "существенные отличия".
Пример реализации способа.
Промышленные испытания элементов разработанного способа производились в период с 1989 г. по 2009 гг. на Дальневосточном шельфе Российской Федерации (1989-2009 гг.) и на шельфе Республики Вьетнам (2007-2009 гг.). При этом в качестве ПГФС использовались подводные лодки и обитаемые подводные аппараты (типа ТИНРО-2 и т.д.), в качестве НПА - необитаемые подводные аппараты типа ROV, в качестве АДС - океанографические гидроакустические донные станции (ГДАС) «Монолит», в качестве охранных систем - гидроакустические размыкатели с дистанционным управлением (приборы ГАРД).
На фиг.8, для примера, иллюстрируются значения параметра нелинейности морской среды, зарегистрированные в Охотском море. Как видно из фиг.8, на горизонтах измерений от 5 м до 50 м в диапазоне частот от 8 кГц до 50 кГц значения данного параметра находятся в пределах от 6 до 240. При этом максимальное значение 240 имеет ярко выраженную частотную зависимость и практически на два порядка превосходит значение данного параметра для однородной среды. Данное обстоятельство необходимо учитывать как при выборе ВЧ частот сигналов накачки для пассивных ГАС ПГФС и НПА с трактами параметрического приема НЧ сигналов, так и при расчетах ожидаемых дальностей действия активных ГАС в ЗД и УЗД частот.
На фиг.9 иллюстрируются значения параметра нелинейности морской среды, зарегистрированные в Японском море вблизи морского дна на фиксированной частоте 1 МГц во временном интервале 24 часа: с 14:00 13 сентября до 14:00 24 сентября. Как видно из фиг.9, на горизонте измерений ~50 м значения данного параметра в течение суток многократно изменяются и находятся в пределах от 3,79 до 28,7. При этом максимальное значение 28,7 практически на порядок превосходит значение данного параметра для однородной среды. Данное обстоятельство необходимо учитывать при выборе ВЧ частот сигналов накачки для пассивных ГАС ПГФС и НПА с трактами параметрического приема НЧ сигналов.
На фиг.10 иллюстрируется сонограмма окружающих шумов, зарегистрированная при помощи ГДАС, в отсутствие внешнего акустического воздействия. Как видно из фиг.10, в окружающих шумах не зарегистрировано каких-то дискретных составляющих (ДС) или спектральных областей.
На фиг.11 иллюстрируется соннограмма окружающих шумов, зарегистрированная при помощи той же ГДАС в том же географическом районе при наличии внешнего интенсивного акустического воздействия на частоте 111 Гц. Как видно из фиг.11, в окружающих шумах зарегистрированы несколько ДС: 0,8 Гц, 2,0 Гц и 3,8 Гц и несколько спектральных областей в диапазоне частот: 0-0,3 Гц; 0-0,7 Гц и 0,5-1,2 Гц. Таким образом, только внешнее интенсивное акустическое воздействие на частоте 111 Гц - дальняя (по пространству) НЧ накачка, сформированное буксируемым надводным кораблем на глубине ~50 м НЧ гидроакустическим излучателем, позволило зарегистрировать указанные выше сигналы.
На фиг.12 представлена сонограмма сигнала с частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации пассивной стационарной ГАС при дальней по пространству - на расстоянии ~1 км от приемной антенны (диаметром ~0,6 м) ГАС, подсветки водной среды на частоте 16 кГц. Как видно из фиг.12, сигнал с частотой 28,5 Гц лишь незначительно превышал помеху (не очень яркая отметка от ДС 28,5 Гц). При этом стоит отметить, что на выходе тракта линейной обработки данный сигнал вообще не был зарегистрирован.
На фиг.13 представлена сонограмма сигнала частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации той же пассивной ГАС при ближней - в непосредственной близости от приемной антенны (диаметром ~0,6 м) пассивной ГАС, подсветки водной среды на частоте 16 кГц. Как видно из фиг.13, сигнал с частотой 28,5 Гц значительно (до 30-40 дБ) превышал помеху (очень яркая отметка от ДС 28,5 Гц). При этом стоит отметить, что на выходе тракта линейной обработки данный сигнал вообще не был зарегистрирован.
На фиг.14 представлена спектрограмма сигналов подводного объекта, зарегистрированная в диапазоне частот: 0-20 Гц на выходе тракта нелинейной обработки информации в пассивном ГАС, установленном на другом подводном объекте. Как видно из фиг.14, в параметрическом режиме работы пассивной ГАС удалось зарегистрировать ДС в диапазоне частот, начиная с 0,45 Гц. При этом стоит отметить, что на выходе тракта линейной обработки никаких сигналов от подводного объекта вообще не было зарегистрировано.
На фиг.15 представлена ХН антенны при пеленговании гидроакустического сигнала НЗД с частотой 28,5 Гц, зарегистрированная на выходе тракта нелинейной обработки информации в пассивной ГАС при ближней - в непосредственной близости от приемной антенны (диаметром ~0,6 м) пассивной ГАС, подсветки водной среды на частоте 16 кГц. Как видно из фиг.15, ширина основного максимума ХН на уровне -3 дБ составила 20 градусов. Следует заметить, что уровень сигнала превышал уровень помехи на 35-40 дБ. В то время как на выходе тракта линейной обработки данный сигнал вообще не был зарегистрирован.
При этом происходит следующее.
1. Обеспечение высокой производительности поиска МПИС достигнуто за счет того, что:
- в качестве геофизического судна использовали ПГФС;
- осуществляли разнесенный с ССК прием акустических волн, используя протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС;
- использовали несколько НПА, движущихся рядом с ПГФС, обеспечивая взаимное перекрытие зон наблюдения;
- использовали несколько АДС, установленных квадратом на дне моря и обеспечивающих перекрытие зон наблюдения и т.д.
2. Обеспечение высокой достоверности поиска МПИС, достигнуто за счет того, что:
- движение ПГФС осуществляли не только вдоль линии профиля, но и под наклоном в несколько - не менее 2-х - градусов к ней;
- осуществляли интенсивное, слабонаправленное, непрерывное излучение в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц;
- осуществляли излучение акустических волн в диапазоне частот от 1 Гц до 3000 Гц, используя активное ГАС, установленное на донной части ПГФС;
- осуществляли непрерывный прием акустических волн в полосе частот от 1 Гц до 3000 Гц с динамическим диапазоном не менее 140 дБ, используя ССК;
- осуществляли прием акустических волн в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используют несколько АДС с пассивным ГАС, установленных заранее определенным образом на дне моря;
- осуществляли прием акустических волн в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используя протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС;
- осуществляли прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 3000 Гц, используя пассивную ГАС, установленную на каждом из НПА;
- осуществляли прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 30 кГц, используют антенну, расположенную по всему обводу носовой оконечности ПГФС и т.д.
3. Расширение области применения способа достигнуто за счет того, что:
- в качестве геофизического судна использовали ПГФС;
- использовали несколько НПА, движущихся рядом с ПГФС, обеспечивая взаимное перекрытие зон наблюдения;
- использовали несколько АДС, установленных квадратом на дне моря и обеспечивающих перекрытие зон наблюдения и т.д.
4. Обеспечение навигационной безопасности в процессе реализации разработанного способа достигнуто за счет того, что
- осуществляли излучение акустических волн в диапазоне рабочих частот от 3-х кГц и выше, используют многочастотные активные ГАС, установленные на донной части корпуса ПГФС и каждого из нескольких НПА;
- осуществляли прием акустических волн в диапазоне частот от тысячных долей Гц до 3000 Гц, используя протяженную антенну, расположенную на бортовых частях корпуса ПГФС;
- осуществляли прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 3000 Гц, используя пассивную ГАС, установленную на каждом из НПА;
- осуществляли прием акустических волн в диапазоне частот от долей Гц до 30 кГц, используют антенну, расположенную по всему обводу носовой оконечности ПГФС и т.д.
5. Обеспечение минимальных финансово-временных затратах в процессе реализации разработанного способа достигнуто за счет того, что:
- в качестве геофизического судна использовали ПГФС, которое может работать все 12 месяцев в году;
- благодаря более высокой производительности поиска (п.1 преимуществ) затрачивали меньше времени на обследование одного района;
- благодаря более высокой достоверности поиска (п.2 преимуществ) уменьшали количество пустых пробуренных скважин - для углеводородов и т.д.