Гидроакустические антенны, обеспечивающие работу контура противоминных действий современного тральщика

Разработанная методика расчета энергетических характеристик параметрического эхолота-профилографа с ЛЧМ-сигналом и проведенные экспериментальные исследования подтвердили возможность и целесообразность использования ЛЧМ-сигналов в параметрическом профилографе. Это иллюстрируется эхограммами, представленными на рис. 9 и 10 . Рис. 9 показывает структуру верхнего слоя осадков в районе Голубой бухты Черного моря, а рис. 10 - в Геленджикской бухте.

Длительность зондирующего импульса сигнала разностной частоты составляла 2 мс. Начальная частота разностного сигнала равнялась 7 кГц, а девиация составляла 8 кГц. Как показывают исследования, эти параметры обеспечили разрешение по дистанции 15 см, что существенно для разрешения тонкой структуры верхнего слоя донных морских осадков и поиска объектов, находящихся в морском иле.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воронин В.А., Тарасов С.П,. Тимошенко В.И. Гидроакустические параметрические системы.- Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2004.

ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ РАБОТУ КОНТУРА ПРОТИВОМИННЫХ ДЕЙСТВИЙ СОВРЕМЕННОГО ТРАЛЬЩИКА Н. Н. Борисенко, В. С. Вороненко, А. Г. Ишутко

ОАО «Таганрогский завод "Прибой"»

1. Контур противоминных действий (ПМД) современного тральщика представляет собой совокупность аппаратных и программных средств, обеспечивающих полный цикл противоминных действий - поиск, обнаружение и уничтожение мин. Структура контура ПМД приведена на рис. 1.

Наиболее важными компонентами контура ПМД, из состава подсистемы обнаружения, классификации и идентификации, содержащими гидроакустические средства обеспечения обнаружения, классификации и навигации, являются:

- средства поиска, классификации и навигации, размещаемые на корабле;

- средства поиска, классификации и навигации, размещаемые на самоходном подводном аппарате;

- средства поиска и навигации, размещаемые на буксируемом носителе.

2. Гидроакустические антенны, разрабатываемые для оснащения средств поиска, классификации и навигации, размещаемых на корабле, должны удовлетворять требованиям по наклонной дальности обнаружения донных Дк.д и якорных Дк.я объектов, величинам секторов одновременного фк.о и полного фк.п обзора , величине одновременно просматриваемых глубин Нк.оп, согласованности средств обнаружения и классификации по дальностям обнаружения и секторам обзора. На рис. 2 представлены геометрические параметры освещения подводной обстановки для средств поиска, размещаемых на корабле. На рис. 3 представлены геометрические параметры освещения подводной обстановки для средств классификации и навигации, размещаемых на корабле Очевидно, что для обеспечения согласованной работы средств, поиска, классификации и навигации, размещаемых на корабле, необходимо создание трех видов гидроакустических антенн:

- обеспечивающих поиск и обнаружение;

- обеспечивающих классификацию;

- обеспечивающих навигацию самоходного подводного аппарата и буксируемого носителя.

2.1. Гидроакустические антенны, обеспечивающие поиск и обнаружение целей, проектируются с максимальной возможностью удовлетворения требований к эквивалентному радиусу цели, дальности обнаружения, глубине места, ограничениям по габаритам, связанным с установкой на носителе.

При этом гидроакустические антенны должны иметь многоэлементную структуру и быть «развитыми» как по горизонту, так и по вертикали. По возможности, создаются обратимые антенны, что хотя и несколько усложняет приемный тракт подсистемы обнаружения введением коммутатора приема-передачи, в конечном итоге ведет к уменьшению габаритных размеров антенной системы. При невозможности удовлетворения требованиям по дальности обнаружения донных объектов на грунтах с высоким значением коэффициента обратного рассеяния необходимо создание гидроакустических антенн на два частотных диапазона:

- с частотой Б1 меньшего значения, для обнаружения на больших дистанциях объектов на грунтах с меньшим коэффициентом обратного рассеяния;

- с частотой Б2 большего значения, для обнаружения на меньших дистанциях объектов на грунтах с большим коэффициентом обратного рассеяния.

Касаясь вопроса выбора геометрической формы гидроакустической антенны, предназначенной для поиска и обнаружения целей, следует отметить, что он является результатом процесса увязывания воедино следующих многочисленных факторов:

- выбранная конструкция пьезокерамического преобразователя;

- выбранное число пространственных каналов на основании требований к величине сектора одновременного обзора и сектора полного обзора в горизонтальной плоскости и глубины места;

- наличие требований к электронной стабилизации гидроакустических антенн и др.

Рис. 2. Геометрические параметры освещения подводной обстановки для средств поиска, размещаемых на корабле

Рис. 1. Структура контура ПМД

Рис. 3. Геометрические параметры освещения подводной обстановки для средств классификации и навигации, размещаемых на корабле

Помимо требований к сектору одновременного обзора, решающее значение при выборе между цилиндрической антенной и антенной с плоской базой играют технические ограничения при передаче принятых сигналов от пьезокерамических преобразователей к аппаратуре аналоговой предварительной обработки, а также передаче излучаемых сигналов от генераторного устройства к пьезокерамическим преобразователям. При реализации технологий, обеспечивающих размещение аппаратуры приема, аналого-цифрового преобразования, уплотнения и передачи цифровой информации, а также силовых каскадов генераторного устройства в корпусе антенны, исключающих их передачу по большому числу кабелей, как правило, выбирается цилиндрическая форма антенны. В противном случае количество пространственных каналов, формируемых по горизонту, уменьшают и ограничиваются антенной с плоской базой.

2.2. Гидроакустические антенны, обеспечивающие классификацию обнаруженных целей, проектируются исходя из возможности получения классификационных признаков:

- путем излучения высокочастотного сигнала узкими характеристиками направленности в горизонтальной плоскости, что дает возможность определить линейные размеры цели;

- путем излучения широкополосного импульса с величиной отношения значения полосы ДБ сигнала к значению частоты излучения Б более 0,5, что дает информацию о внутренней структуре обнаруженного объекта (наличие оболочек, заполненных разнородными по плотности материалами или воздухом). Исходя из этих соображений, классификационные гидроакустические антенны имеют меньшую дальность действия, что ведет к необходимости их применения на меньших дистанциях к обнаруженным целям, В свою очередь это определяет тактику их применения

- при малых ходах корабля или на стопе в условиях удержания позиции на безопасном удалении от обнаруженного объекта. Исходя из специфики задач, решение которых возлагается на данную группу гидроакустических антенн, они проектируются с относительно небольшим сектором одновременного обзора и, соответственно, «неразвитыми» по вертикали, что определяет и их геометрическую форму - антенны строятся с плоской базой.

Назначение и тактика применения вышеописанных гидроакустических антенн предопределяют требования к их размещению на корабле. Как правило, высокочастотная антенна классификации размещается на отдельном выдвижном устройстве совместно с высокочастотной антенной обнаружения. Данные антенны не требуют защиты обтекателем, так как диапазон частот гидродинамических помех, возникающих при обтекании антенн водой в процессе движения корабля, находится существенно ниже рабочего диапазона высокочастотных антенн обнаружения и классификации. Низкочастотная антенна обнаружения и широкополосная антенна классификации, в зависимости от ограничений, определяемых требованиями по установке на корабле, могут быть установлены либо в звукопрозрачном стационарном обтекателе, либо на выдвижном устройстве с применением локального обтекателя, защищающего антенны от гидродинамических шумов, возникающих при движении корабля.

2.3. Гидроакустические антенны, обеспечивающие навигацию самоходного подводного аппарата и буксируемого носителя, предназначены для определения положения последних в толще воды либо впереди по курсу корабля, либо за кормой корабля. Антенны данного вида состоят:

- из размещаемого на подвижном подводном объекте излучателя с телесным углом облучения верхней полусферы;

- размещаемых на корабле приемников с телесным углом нижней полусферы.

Приемники устанавливаются на выдвижном устройстве с локальным обтекателем или без такового, в зависимости от выбранного диапазона частот.

3. Гидроакустические антенны, разрабатываемые для оснащения средств поиска, классификации и навигации, размещаемых на самоходном подводном аппарате (СПА), предназначены для обеспечения работы СПА:

- как обнаружителя и классификатора якорных и донных объектов в сложных гидролого-акустических условиях, существенно ограничивающих или делающих невозможными обнаружение и классификацию объектов гидроакустическими антеннами, установленными на корабле;

- в процессе допоиска обнаруженных объектов по указаниям средств обнаружения и классификации, установленных на корабле, для доставки к обнаруженному объекту средств уничтожения.

Гидроакустические антенны, разрабатываемые для оснащения средств поиска, классификации и навигации, размещаемых на СПА, должны удовлетворять требованиям по наклонной дальности обнаружения донных Дспад и якорных Дспая объектов, величинам секторов одновременного фспа.о и полного фспа.п обзора , величине одновременно просматриваемых глубин Нспа.оп. На рис. 4 представлены геометрические параметры освещения подводной обстановки для средств поиска, классификации и навигации, размещаемых на СПА.

Для обеспечения согласованной работы средств поиска, классификации и навигации, размещаемых на СПА, необходимо создание трех видов гидроакустических антенн:

- обеспечивающих поиск и обнаружение;

- обеспечивающих классификацию;

- обеспечивающих навигацию СПА.

В качестве гидроакустической антенны СПА, обеспечивающей поиск и обнаружение якорных и донных объектов, целесообразно применение высокочастотной антенны обнаружения из состава антенн, устанавливаемых на корабле. Аналогичен подход к оснащению СПА гидроакустической антенной, обеспечивающей классификацию обнаруженных объектов - целесообразно применение высокочастотной антенны классификации из состава антенн, устанавливаемых на корабле. При установке указанных антенн на СПА необходимо обеспечить возможность их применения для соответствующих глубин. Кроме того, устройства поворота и наклона СПА должны

обеспечивать требуемые сектора одновременного обзора и полного обзора в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Для обеспечения возможности определения местоположения СПА на нем устанавливается излучатель с телесным углом облучения верхней полусферы, обеспечивающим передачу сигнала на приемники, установленные на выдвижном устройстве корабля.

Рис. 4. Геометрические параметры освещения подводной обстановки для средств поиска, классификации и навигации, размещаемых на СПА

4. Гидроакустические антенны, разрабатываемые для оснащения средств поиска и навигации, размещаемых на буксируемом носителе, предназначены для обеспечения работы буксируемого носителя в качестве гидролокатора бокового обзора (ГБО) и профилографа. На рис. 5 представлены геометрические параметры освещения подводной обстановки для средств поиска и навигации, размещаемых на буксируемом носителе. Антенны ГБО позволяют повысить производительность поиска объектов, расположенных на грунте. Зона дна, не обследуемая ГБО, находится в области действия профилографа, позволяющего получать информацию, о рельефе дна, структуре донных осадков, вести обнаружение заиленных и замытых в грунт линий связи и трубопроводов. На буксируемом носителе

поиска и навигации, размещаемых на буксируемом носителе

5. Таким образом, обеспечение современного тральщика гидроакустическими антеннами широкого спектра действия для работы на всех фазах противоминных действий является необходимым условием успешного функционирования всего контура противоминных действий.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПО СОЗДАНИЮ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В. Ю. Вусевкер, А. Е. Панич

НКТБ «Пьезоприбор», г. Ростов-на-Дону

Целью настоящей работы явилось создание чувствительных элементов виб-роизмерительных датчиков диагностической аппаратуры контроля работы судовых установок. Для таких датчиков предъявляются повышенные требования к значению коэффициента преобразования по заряду (КП). Наряду с этим предъявляются требования по обеспечению стабильности КП при воздействии температуры от минус 196 до +200 0С и статических сжимающих нагрузок от 50 до 150 МПа.

В табл. 1 представлены параметры пьезоэлектрических материалов нового поколения (серии ПКЛ), на базе которых создавались чувствительные элементы. Наряду с этими параметрами представлены характеристики обратимых и необратимых изменений dзз при воздействии температуры и статического одноосного сжатия, приложенного вдоль оси поляризации, для пьезокерамических материалов ПКЛ-1 (аналог материала ЦТС-19), ПКЛ-2 (аналог материла ЦТССТ-3) и ПКЛ-3 (аналог материала ЦТБС-3).

Таблица 1

Значение параметров, характеристики Марка пьезокерамического материала

ПКЛ-1 ПКЛ-2 ПКЛ-3

Є33Т/Є0 2042 - 2116 1453 - 1680 1753 - 1925

^8 0.0153 - 0.0172 0.0035- 0.0047 0.0031 - 0.0057

Кр 0.64 - 0.67 0.58 - 0.6 0.61 - 0.65

азі-іо-12 Кл/н 207 - 218 154 - 166 179 - 184

азз-ю-12 Кл/н 430 - 448 320 - 340 380 - 410

Ом 95 - 98 480 - 520 280 - 530

Обратимые изменения ^3 в диапазоне температур от +25 до минус 1960С, % 62.8 - 82.2 35 - 40 35 - 40

Обратимые изменения от 25 до 200 0С, % 5.8 - 6.4 25 - 30 10 - 15

Необратимые изменения ^3 после воздействия статической нагрузки ст33 до:

75 МПа 46 -г- 48 3 г 5 20

100 МПа 50 г 55 15 г 18 20 г 22

1500 МПа 60 г 65 45 г 50 40 г 45