Главное


Исследование рабочих характеристик гидроакустической станции

В настоящее время активно развивается использование подводных лодок для проведения туристических круизов. За 10 лет построено несколько сотен туристических подводных лодок (ТПЛ). Водоизмещение нескольких ТПЛ уже превышает значение в 1000 тонн, глубина погружения большинства ТПЛ находится в пределах 100 - 500 м, а автономность от нескольких дней до месяца (таблица 1) [1,2].

Таблица 1. Технические характеристики ТПЛ

Название лодки

Водоизмещение, т

Типовая длительность плавания / предельная автономность

Число мест, экипаж / пассажиры

Глубина погружения, м

Садко

100

1-2 часа/ 72 часа

2+43

до 40

Sinbad

100

2-3

2+44

до 75

DeepstarTourist Submarine

90

1-2 часа/ 72 часа

2+45

до 100

Mergo Tourist Submarine

23

1-2 часа/96 часов

1+10

до 80

V48 Tourist Submarine

28

0,75-1/24 часа

3+46

до 100

MP 26 TouristSubmarine

35

1-2 часа/ 84 часа

2+24

до 100

LS 250 TouristSubmarine

106

1-2 часа/ 72 часа

2+46

до 75

Taurus

500-1500

30 дней

2+8

до 500

Nomad 1000

30 дней

2+8

до 350

Seattle 1000

30 дней

3+9

до 350

Phoenix 1000

30 дней

3+10

до 305

Развитие конструкций ТПЛ в настоящее время ведет к переходу от «ныряющих» ТПЛ (Садко, Atlantis, Sinbad, SeaFarer с длительностью подводной экскурсии от 1 до 3 часов), эксплуатируемых вблизи корабля - базы в небольших бухтах, к полноценным автономным ТПЛ (Taurus, Nomad 1000, Seattle 1000, Phoenix 1000), оперирующих в прибрежных акваториях и открытых морях, в том числе и на больших глубинах. Отдельные ТПЛ по техническим характеристикам уже приближаются к характеристикам дизельных подводных лодок военных флотов.

Анализ ряда ТПЛ (Симбад, Discovery 1000, Triton, Explorer 1000, Nomad 1000, Seattle 1000, Phoenix 1000 и др.) позволяет сделать вывод: современные ТПЛ (даже сосроком эксплуатации до 30 дней) не имеют ни активных, ни пассивных средств обнаружения надводных кораблей в ближней зоне (от 100 до 3000 м), что потенциально может привести к возникновению навигационных аварий.

В соответствии с [3], основными причинами навигационных аварий ТПЛ могут являться (рисунок 1):

Рисунок 1 - Причины навигационных аварий ТПЛ

а) столкновение ТПЛ с надводными судами при всплытии ТПЛ;

б) столкновение с навигационными препятствиями (рифами, скалами и др.) при нахождении ТПЛ на глубинах.

Поскольку ТПЛ могут находиться в зоне действия нескольких источников шумов, необходимо обеспечить хорошую разрешающую способность по курсовым углам.

Из практики эксплуатации ПЛ военного назначения известно, что средствами обеспечения безопасности ПЛ являются гидроакустические станции различного назначения. Исходя из этого, в работах [3,4] была предложена первичная система мер для обеспечения навигационной безопасности плавания ТПЛ, включающая применение станций звукоподводной связи, эхолотов, гидроакустических станций шумопеленгования (ГАС ШП) и активных среднечастотных гидролокаторов. В [3] так же было установлено, что в лучших случаях ТПЛ обеспечиваются (рисунок 2а): эхолотом (1), станцией звукоподводной связи (2) и курсовым активным гидролокатором (3) с ограниченным сектором обзора, который дает информацию о ближних препятствиях по курсу ТПЛ (обнаружение скал и рифов). И то, даже такая упрощенная схема освещения ближней обстановки сегодня применяется у незначительного количества ТПЛ. Предложенная же в работах [3, 4] схема освещения ближней обстановки более высокого уровня (рисунок 2б), включающая эхолот (1), станцию гидроакустической связи (2), курсовой гидролокатор (3), ГАС обеспечения всплытия (4) и эхолот определения расстояния до поверхности моря (5) сегодня не применяется ни на одной ТПЛ. Несмотря на очевидную актуальность, предложения, высказанные в [3], не получили развитие. Указанное направление не анализировалось даже на уровне научных исследований, что подтверждается отсутствием научных публикаций в период с 2001 по 2011 г., кроме [3, 4].

Рисунок 2 - Акустическое оснащение ТПЛ

Во многом отсутствие интереса к повышению навигационной безопасности ТПЛ связано с использованием ТПЛ вблизи судна сопровождения [3] и длительностью погружения ТПЛ в пределах 1-2 часов, что позволяет переложить контроль за водной поверхностью на судно сопровождения [3] (а в ряде случаев и использовать сигнал «Ведутся водолазные работы»). Такой подход годится только для «ныряющих» ТПЛ и только в ограниченных водоемах и не приемлем для новых ТПЛ с длительным циклом подводного плавания, которые должны обладать собственными средствами обзора обстановки. По этой причине проблема развития собственных гидроакустических средств наблюдения становится более актуальной, в связи с чем, следует продолжить, начатые в [3, 4] исследования эффективности ГАС ТПЛ.

Цель работы

Целью работы является:

проведение исследования рабочих характеристик высокочастотных гидроакустических станций шумопеленгования (ВЧ ГАС ШП) при различных режимах обработки принимаемых сигналов;

определение возможности применения ВЧ ГАС ШП на ТПЛ, как на эксплуатируемых, так и на разрабатываемых ТПЛ среднего водоизмещения (500-1500 т);

разработка модели ВЧ ГАС ШП для исследования ее характеристик, и проведение на полученной модели сравнения разрешающей способности по пространству при применении различных алгоритмов формирования веера ПК;

проведение количественных и качественных оценок характеристик ВЧ ГАС ШП и определение ее облика для установки на ТПЛ с учётом условий использования.

Область применения результатов

. Данные полученные в результате выполненной работы могут быть использованы для повышения уровня безопасности подводного плавания ТПЛ при проектировании новых ТПЛ и модернизации существующих ТПЛ.

. Полученный облик ВЧ ГАС ШП для ТПЛ может служить основой для формирования технических заданий на ГАС ШП для ТПЛ.

    Другие статьи по теме

    Методика проектирования многослойной печатной платы
    1. Погонная емкость сигнальных проводников . Число сигнальных проводников . Число потенциальных слоев . Технологические требования: 4.1. Пе ...

    Изучение основных возможностей программы Electronics Workbench
    Цель работы: ознакомиться со средой моделирования электронных схем Electronics Workbench, провести анализ генератора Колпитца, исследовать характеристики биполярного транзистора, изучить с ...

    Исследование щелевой антенной решетки
    микроэлектроника антенный программа В диапазон СВЧ микроэлектроника начала внедряться в последнюю очередь, примерно в середине 60-х годов прошлого века. В первую очередь это связано с тр ...

    www.domen.ru © 2018