NO124102B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og apparatur til å måle og

styre rekkevidden av akustiske sendere.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til å

måle og styre rekkevidden av akustiske sendere for feining av elektrisk påvirkbare miner, samt apparatur til utførelse av denne fremgangsmåte.

En kjent metode til akustisk minefeining består i langt bak

et slepefartøy å slepe et feieapparat bestående av en generator for akustiske svingninger, plasert i konstant dybde og bestemt til å for-årsake eksplosjon av miner innen en viss virkningssone hvor minenes akustiske følsomhetsterskel nås. Det er viktig at båten befinner seg utenfor den betraktede sone, og det med slik sikkerhetsmargin at den av feieinnretningen bevirkede tilsiktede eksplosjon av de miner som befinner seg nærmest båten, ikke medfører ødeleggelse eller skade på fartøyet. Ved denne metode blir sendenivået for lydbølgene regulert

på et konstant eller tilbakevendende nivå. Dette nivå bestemmes vesentlig i avhengighet av avstanden fra sender til båt og av den valgte sikkerhetsmargin.

Imidlertid spiller to forhold her inn: For det første er dybden av vannet variabel. Por det annet skjer forplantningen av lyd-bølgene ikke alltid på samme måte, idet den avhenger av såvel den fysiske som den geologiske natur av bunnen. Derav følger at en mine vil kunne aktiveres av senderen i en varierende avstand som avhenger av dybden av vannet og av arten av bunnen eller undergrunnen. Dimen-sjonene av den sone hvor miner vil kunne påvirkes av senderen ved en gitt relativ stilling av denne, varierer derfor langs båtens vei i avhengighet av bunnforholdene og vanndybden. Ved bunner som befinner seg i liten dybde og har gode betingelser for forplantning av lyd-bølgene, f.eks. er sterkt reflekterende, vil det derfor kunne hende at den stripe som feies, altså bredden av den sone hvor miriefeieren effektivt virker på miner som befinner seg der, når og overskrider grensene for den sikkerhetssone som normalt er forutsatt for båten,

så denne blir utsatt for virkningen av eksplosjoner av miner som befinner seg i nærheten.

En hensikt med oppfinnelsen er å gi anvisning på og en apparatur hvormed de ovennevnte ulemper unngås.

Særlig for den mer spesielle anvendelse på feining av akustisk påvirkbare miner som hviler på en undersjøisk bunn, tar oppfinnelsen mer bestemt sikte på å skaffe sikkerhet for båten som sleper feieapparatet, takket være anordninger som gjør det mulig å regulere feieapparatets energinivå til en slik verdi at det ikke kan bevirke eksplosjon av miner som befinner seg i en sikkerhetssone rundt båten, uansett de påtrufne akustiske forplantningsforhold og vanndybden.

Den foreliggende fremgangsmåte, som består i ved hjelp av

en slepebåt å slepe en lydsignalsender i betydelig avstand og minst én mottager for signalet neddykket i konstant høyde over bunnen i en mindre avstand som bestemmer en sikkerhetssone i forhold til slepebåten, er for å oppfylle den angitte hensikt karakterisert ved at det av den i konstant høyde over bunnen slepte lydmottager oppfangede signal benyttes til å endre minst én av parametrene for den akustiske undervannssender på en slik måte at signalet får én verdi høyst lik en på forhånd fastlagt verdi, som er utilstrekkelig til å påvirke en mine som antas beliggende nær stedet for mottageren.

Den parameter for senderen som skal påvirkes, kan være sende-nlvået og/eller sendefrekvensen eller -frekvensbåndet, hvis endring kan oppnås nesten øyeblikkelig, eller - spesielt i tilfellet av sendere med konstant og fast nivå - senderens slepeavstand, senderens neddykningsdybde, som når den øker, senker sendenivået, eller slepe-farten, som sendefrekvensen avhenger av ved visse typer av slepede minefeieapparater.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan bringes til utførelse på forskjellige måter, f.eks. for feining av akustiske miner med minefeiere med variabelt, fast eller tilbakevendende nivå når man arbeider i områder hvis akustiske betingelser er ukjente, eller for å avsøke et område med sikte på å bestemme dets akustiske egenskaper.

Ved en foretrukken metode med feining i variabel høyde mot-tar en akustisk mottager som holdes i nærheten av bunnen, et signal som meget nær er maken til det som vil bli mottatt av en mine anbragt på selve bunnen under mottageren. Under disse forhold måler é<*>n eller flere mottagere som slepes i en avstand fra båten hvor eksplosjonen fra en mine opphører å være farlig for den, den støy mottageren frembringer i denne spesielle sone. Det mottatte signal eller, ved flere mottagere, det sterkeste av de mottatte signaler utnyttes til å innstille senderens, altså feieapparatets sendenivå slik at båten aldri blir utsatt for fare av den støy senderen frembringer. Reguleringen av sendenivået kan skje enten manuelt i avhengighet av det målte mottagningsnivå eller - fortrinnsvis - automatisk, særlig ved hjelp av en terskelkrets som virker til å senke sendenivået såsnart en fastlagt mottagningsterskel overskrides. Da dette sendenivå også avhenger av frekvensen av de utsendte lydbølger, kan reguleringen av mottagningsnivået også foretas ved endring av frekvensen, særlig under utnyttelse av en oscillator med variabel reaktans.

Ved en foretrukken metode med feieapparater i fast høyde kan målingen av det ved mottagningen oppfangede ultralydnivå tjene til å bestemme bredden av den stripe hvor miner kan aktiveres av feieapparatet under minefeiningen. Da minene oftest har dobbelt på-virkningsmulighet - akustisk og magnetisk - er det særlig av interesse å kunne stille Inn bredden av senderens eller feieapparatets akustiske virkningssone til området for en magnetisk minefeler som slepes av samme båt. I dette øyemed sørger man for innstilling av nivået for de lydbølger som frembringes av sendere, på en verdi som avhenger av et på forhånd bestemt mottagningsnivå i en gitt avstand fra bunnen. Det blir dermed mulig under feiningen å holde bredden av den stripe som sveipes av det akustiske feieapparat, hovedsakelig konstant og dermed å la den falle sammen med den som sveipes av det magnetiske feieapparat, uansett bunnforhold og vanndybde. Fordelaktig kan det magnetiske feieapparat, som innbefatter et magnetometer, slepes under samme forhold som og i nærheten av mottageren eller mottagerne av hydrofontype.

Den apparatur oppfinnelsen gir anvisning på for utførelse

av den foreliggende fremgangsmåte, er i første rekke karakterisert ved at den omfatter en på båten anbragt styreinnretning for sendenivået, tilknyttet en neddykket lydbølgesender på den akustiske undervannssender som slepes av båten, en mottagerinnretning som styrer neddykningsdybden for minst én mottager og virker på en med denne forbundet dykker for å holde dens avstand fra bunnen konstant, samt forsterker- og måleinnretninger som er tilknyttet mottageren og måler minst én regulerbar parameter hos det akustiske signal fra senderen.

I den følgende beskrivelse av et utførelseseksempel vil oppfinnelsen bli belyst mer inngående for anvendelse på det spesielle felt feining av akustiske miner som hviler på en bunn, noe som dog ikke må forstås som noen begrensning til denne anvendelse. Utførelses-eksempelet er anskueliggjort på tegningen.

Fig. 1 er et skjema som anskueliggjør virkemåten av en minefeierutrustning i henhold til oppfinnelsen, og

fig. 2 et blokkskjema over koblingen for den elektriske til-knytning mellom de forskjellige komponenter av denne utrustning.

På tegningen er der for enkelhets skyld bare vist en enkelt mottager, men det sier seg selv at man under analoge forhold vil kunne benytte flere mottagere, særlig i parallellkobling. I andre anvendelser, som måling av akustisk rekkevidde eller feining av fiktive miner representert ved en simulator ombord på båten, vil den relative stilling av denne og mottageren (eller mottagerne) ennvidere kunne byttes om, idet mottageren da kan plaseres i nærheten av eller i selve båten.

På fig. 1 betegner 10 en slepebåt, 11 en havbunn hvor der ligger akustiske miner M^, Mg, , og 12 et feieapparat bestående av en lydbølgesender neddykket i konstant dybde ved enden av en line 13, som fortrinnsvis er forbundet med en flottør 14 i forholdsvis stor avstand fra båten 10, f.eks. av størrelsesorden 400 m. Senderen 12 er elektrisk tilknyttet en styreinnretning 15 for sendenivået, anbragt ombord på båten. 20 er en mottager som utgjøres av en hydrofon, f.eks. en piezoelektrisk eller elektrostriktiv transduktor, som holdes i konstant og meget liten avstand fra bunnen, av størrelsesorden noen meter, ved hjelp av en dybdestyreinnretning og er elektrisk forbundet med en forsterker- og måleinnretning 16 montert på båten 10. Denne styreinnretning kan særlig utgjøres av en kabel 17 som er forbundet med båten og sleper en undervannsfarkost 19 som tjener som dykker. Denne dykker 19 bærer eller sleper hydrofonen eller hydrofonene 20 og eventuelt et magnetisk minefeieapparat eller et magnetometer. Dykkeren 19 er utstyrt med bevegelige finner 19a hvis helning kan endres av en ikke vist mekanisme som drives av en motor plasert i det indre av selve dykkeren. Videre er dykkeren 19 forsynt med sonder som setter den istand til å måle avstanden til bunnen for å la denne informasjon styre motoren, som automatisk påvirker finnene. Hydrofonen eller hydrofonene 20 vil således til stadighet holde seg i nærheten av bunnen 11.

Det lydsignal som oppfanges av hydrofonen 20, blir under disse forhold meget nær det som mottas av minen M^, som ligger på bunnen nærmest hydrofonen. Det signal som mottas av denne hydrofon, måles på båten ved hjelp av innretningen 16 og benyttes til å begrense sendenivået for senderen 12 til en slik verdi at det er utilstrekkelig til å bevirke eksplosjon av miner plasert ved KL eller M2, men derimot fører til eksplosjon av minene M^, M^, som ligger i kortere avstand fra senderen. Eksplosjonen av de sistnevnte miner vil dermed skje uten fare for båten, da de ligger utenfor sikkerhetssonen, hvis bredde nettopp er en funksjon av det av hydrofonen regulerte sendenivå.

I samsvar med oppfinnelsen kan det signal som oppfanges av hydrofonen 20, eller mer generelt de signaler som leveres av et vil-kårlig antall hydrofoner som slepes i nærheten av bunnen, i intervaller som kan variere med det tilsiktede formål, tilgodegjøres på forskjellige måter.

Den enkleste løsning består i rett og slett å avlese mottagningsnivået ved utgangen fra innretningen 16 og senke sendenivået ved manuell regulering av .styreinnretningen 15 når man iakttar en stigning av mottagningsnivået ut over den terskel hvor sendingen blir farlig og risikerer å bevirke eksplosjon av miner i mindre avstand enn grensen for den tilsiktede sikkerhetssone for båten.

En annen løsning består i å gjøre reguleringen av styreinn-retnlngene automatisk ved at der ved utgangen fra måleinnretningen 16 anordnes en terskelkrets 17, særlig en diodekrets, hvor dioden når terskelen overskrides, blir ledende og det resulterende signal tilføres styreinnretningen 15 for å senke sendenivået til en verdi som ikke lenger er farlig for båten.

En tredje løsning, som kan benyttes hvis man ønsker å holde bredden av den av senderen 12 sveipede stripe konstant, består i å benytte en avhengighetsstyring som lar sendenivået variere automatisk slik at mottagningsnivået ved bunnen blir holdt konstant i en gitt avstand av senderen i forhold. Måleverdien leveres av innretningene 20 og l6. Ønskeverdien bestemmes som funksjon av bredden av stripen som senderen skal sveipe, altså den midlere radius den er virksom for. Avviksignalet mellom måleverdi og ønskeverdi blir så tilført inngangen til en styresløyfe som regulerer styreinnretningen 15 slik at mot-tagningssignalet i den på forhånd fastlagte avstand fra senderen forblir tilnærmelsesvis konstant uansett karakteren og dybden av det påtrufne farvann.

Fig, 2 viser skjemaet for en automatisk nivåstyrekrets for en akustisk sender eller sveipeinnretning hvor komponenter som også forekommer på fig. 1, har de samme betegnelser. Innretningen 16 på fig. 1 omfatter i skjemaet på fig. 2 en forsterker 31 tilknyttet en forforsterker 20a i hydrofonen 20, og filtre 32 avpasset for det bånd hvori feieinnretningens sendefrekvens ligger. Styreinnretningen 15 ut-gjøres på fig. 2 av en styrekrets 33 som er forbundet med utgangen fra filtrene 32 og virker på en lavfrekvensoscillator 34 for å endre nivået for dens svingninger. Disse forsterkes i en effektforsterker 35 før

de tilføres senderen 12, som omformer dem til akustiske svingninger. Fordelaktig kan senderen i dette tilfelle utgjøres av en elektro-magnetisk transduktor som den der er beskrevet i fremstillingen til

. fransk patent nr. 1.425.383.

Da mottagningsnivået avhenger av de utsendte lydbølgers frekvens, er det selvsagt mulig istedenfor på sendenivået å innvirke på sendefrekvensen eller også å innvirke både på nivå og frekvens for å oppnå at mottagningsnivået holder seg under eller på den fastlagte terskel. Isåfall blir imidlertid det avhengighetsforhold som skal realiseres, mer komplisert. I virkeligheten er denne metode fremfor alt av interesse hvis man allerede i det minste tilnærmelsesvis kjenner den akustiske reaksjonskurve for minen eller minene som skal påvirkes. Ved således å gjøre bruk dels av variasjonene i minens føl-somhet som funksjon av frekvensen og dels av variasjonene i bølge-forplantning kan man endre frekvensen av en sender hvis nivå ikke kan reguleres - noe som spesielt svarer til en viss type av akustiske feieinnretninger som for tiden benyttes - for å skaffe sikkerhet for slepebåten. Imidlertid blir de operasjoner som blir å utføre i dette øyemed, forholdsvis kompliserte, og avhengighets-styrekretsen krever en kalkulator hvor man innfører dels kurvene for minens og senderens reaksjon som funksjon av frekvensen og dels de målte dempninger. På grunnlag av disse data bestemmer kalkulatoren den frekvens som skal benyttes.

Ennvidere kan man 1 tilfellet av feieapparater hvis nivå ikke kan reguleres, også gjøre bruk av signalet fra den eller de slepede hydrofoner til å endre en annen f eieparameter enn nivået eller frekvensen, f.eks. senderens slepeavstand, neddykningsdybde etc. Sluttelig kan man foruten de ovennevnte anvendelser anvende hydrofonsignalet på elektroniske kretser som ombord på slepebåten simulerer miner av forskjellige typer. Disse simulatorkretser gjør det da mulig for den betraktede avstand mellom sender og mottager, å beregne sannsynligheten for påvirkning av miner med tilsvarende karakteristikker.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte til å måle og styre rekkevidden av en akustisk undervannssender for feining av akustisk påvirkbare miner, bestående i ved hjelp av en slepebåt å slepe en lydsignalsender i betydelig avstand og minst én mottager for dette signal, neddykket i konstant og redusert høyde over bunnen i en mindre avstand, som begrenser en sikkerhetssone i forhold til slepebåten, karakterisert ved at det av den i konstant høyde over bunnen slepte lydmottager oppfangede signal benyttes til å endre minst én av parametrene for den akustiske undervannssender på en slik måte at signalet får en verdi høyst lik en på forhånd fastlagt verdi, som er utilstrekkelig til å påvirke en mine som antas beliggende nær stedet for mottageren.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at den parameter for undervannssenderen som skal endres, er lyd-nivået .

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at den parameter for undervannssenderen som skal endres, er lyd-frekvensen, som innvirker på sendenivået.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at reguleringen av lyd- resp. frekvensnivået foretas manueIt.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at reguleringen av lyd- resp. frekvensnivået bevirkes automatisk ved at det av mottageren oppfangede signal tilføres en terskelkrets.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 2 eller 3>karakterisert ved at sendenivået fra undervannssenderen styres slik at mottagningsnivået forblir konstant på bunnen i en bestemt avstand fra senderen og bredden av den av senderen sveipede stripe likeledes forblir hovedsakelig konstant.

7. Fremgangsmåte som angitt 1 krav 6,karakterisert ved at reguleringen av sendenivået til en fastlagt terskel bevirkes ved regulering av både sendenivå og -frekvens.

8. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at den parameter for undervannssenderen som skal endres, er senderens avstand fra slepebåten.

9. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at den parameter for undervannssenderen som skal endres, er senderens neddykningsdybde.

10. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at den parameter for undervannssenderen som skal endres, er slepe-båtens fart.

11. Apparatur til utførelse av en fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at den omfatter en på båten anbragt styreinnretning (15) for sendenivået, tilknyttet en neddykket lydbølgesender (12) på den akustiske undervannssender som slepes av båten, en mottagerinnretning (17) som styrer neddykningsdybden for minst én mottager (20) og virker på en med denne forbundet dykker (19) for å holde dens avstand fra bunnen konstant, samt forsterker- og måleinnretninger (16) som er tilknyttet mottageren (20) og måler minst én regulerbar parameter hos det akustiske signal fra senderen (12).

12. Apparatur som angitt i krav 11,karakterisert ved at styreinnretningen (15) for sendenivået omfatter en terskelkrets som er tilknyttet forsterker- og måleinnretningene (16) og virker til å senke sendenivået når en fastlagt mottagningsterskel overskrides.

13. Apparatur som angitt i krav 11,karakterisert ved at sendestyreinnretningen (15) omfatter en avhengighetsstyrekrets som er tilknyttet forsterker- og måleinnretningene (16) og virker til å bringe sendenivået på en verdi svarende til et fastlagt mottagningsnivå i en gitt avstand på bunnen (11).

14. Apparatur som angitt i krav 11, karakterisert ved at det av mottageren (20) oppfangende signal tilføres en på slepebåten anbragt minesimulator for kontinuerlig å bestemme sannsynligheten for' påvirkning av en mine med den simulerte types egenskaper.