RU2281528C2

RU2281528C2 - Submarine sonar complex

Info

Publication number: RU2281528C2
Application number: RU2004130198/09A
Authority: RU
Inventors: Игорь Юрьевич Аникин (RU); Игорь Юрьевич Аникин; Юрий Демь нович Белик (RU); Юрий Демьянович Белик; Виктор Леонидович Вершинин (RU); Виктор Леонидович Вершинин; Алексей Васильевич Забурко (RU); Алексей Васильевич Забурко; Александр Александрович Завалишин (RU); Александр Александрович Завалишин; зев Виктор Анатольевич Кн (RU); Виктор Анатольевич Князев; Юрий Николаевич Кормилицин (RU); Юрий Николаевич Кормилицин; Сергей Александрович Крицин (RU); Сергей Александрович Крицин; Николай Васильевич Малютин (RU); Николай Васильевич Малютин; Николай Владимирович Романенко (RU); Николай Владимирович Романенко
Original assignee: Игорь Юрьевич Аникин; Юрий Демьянович Белик; Виктор Леонидович Вершинин; Алексей Васильевич Забурко; Александр Александрович Завалишин; Виктор Анатольевич Князев; Юрий Николаевич Кормилицин; Сергей Александрович Крицин; Николай Васильевич Малютин; Николай Владимирович Романенко; Владимир Сергеевич Соколов; Виктор Львович Тандит
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-08-10
Also published as: RU2004130198A

Abstract

FIELD: submarine sonar complex for observation of underwater situation.

SUBSTANCE: proposed sonar complex includes operator's panels, information processing unit with digital computers and signal digital processors, bi-directional information control line, seven bi-directional wires, twelve unidirectional wires, two control wires, bathy-thermal monitoring components, towed array with winch, radiating array of sound range, receiving array of sound range, underwater communication arrays, mine detection array unit, sonar signal detection arrays; information processing unit includes directivity characteristic forming processors, first and second switches, radiated signal amplifiers with digital-to-analog converters, received signal amplifiers with analog-to-digital converters and decimators.

EFFECT: enhanced operational reliability of submarine sonar.

3 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустических комплексов, используемых на подводных лодках и предназначенных для освещения подводной обстановки.The invention relates to the field of sonar systems used in submarines and designed to illuminate the underwater environment.

Известен гидроакустический комплекс подводной лодки (журнал «Судостроение за рубежом», 1986 г., №3, стр.20, рис.11).Known sonar complex of the submarine (the magazine "Shipbuilding abroad", 1986, No. 3, p. 20, Fig. 11).

Данный гидроакустический комплекс содержит пульты оператора, цифровые вычислительные машины, двунаправленную информационно-управляющую магистраль, с которой соединены пульты оператора, цифровые вычислительные машины, процессоры цифровой обработки сигналов, усилители, антенны с гидрофонами для приема и излучения сигнала различной частоты, антенну обнаружения гидроакустического сигнала.This sonar system contains operator consoles, digital computers, a bi-directional information and control line, to which operator consoles, digital computers, digital signal processing processors, amplifiers, antennas with hydrophones for receiving and emitting a signal of various frequencies, and an antenna for detecting a hydroacoustic signal are connected.

Известный гидроакустический комплекс имеет ограниченные возможности по числу решаемых задач и обладает низкой надежностью.The well-known sonar system has limited capabilities in terms of the number of tasks and has low reliability.

Наиболее близким по технической сущности является гидроакустический комплекс подводной лодки (журнал «Судостроение за рубежом», 1991 г., №1, ст. Н.М.Гусев, Т.А.Пыткина, Г.В.Яковлев. «Боевые системы ПЛ западноевропейских ВМС», стр.26, рис.1).The closest in technical essence is the hydroacoustic complex of a submarine (Shipbuilding Abroad magazine, 1991, No. 1, items N.M. Gusev, T.A. Pytkina, G.V. Yakovlev. "Combat systems of submarines of Western European Navy ”, p. 26, Fig. 1).

Данный гидроакустический комплекс подводной лодки содержит пульты оператора, блок обработки информации с цифровыми вычислительными машинами и процессорами цифровой обработки сигналов, двунаправленную информационно-управляющую магистраль, с которой соединены пульты оператора и блок обработки информации, элементы батитермического контроля, буксируемую антенну с лебедкой, излучающую антенну звукового диапазона, приемную антенну звукового диапазона, антенны звукоподводной связи, блок антенн обнаружения мин, антенны обнаружения гидроакустического сигнала.This submarine sonar system contains operator panels, an information processing unit with digital computers and digital signal processing processors, a bi-directional information and control line, to which operator panels and an information processing unit, bathythermic control elements, a towed antenna with a winch, a radiating sound antenna are connected band, receive antenna, sound range, antennas, sound detection antennas, mine detection antenna unit, hydra detection antennas acoustic signal.

Структура комплекса не адаптируема к отказам и, следовательно, обладает низкой надежностью.The complex structure is not adaptable to failures and, therefore, has low reliability.

Целью изобретения является обеспечение высокой надежности работы гидроакустического комплекса подводной лодки.The aim of the invention is to ensure high reliability of the sonar complex of a submarine.

Указанная цель достигается тем, что в гидроакустический комплекс подводной лодки, содержащий пульты оператора, блок обработки информации с цифровыми вычислительными машинами и процессорами цифровой обработки сигналов, двунаправленную информационно-управляющую магистраль, с которой соединены пульты оператора и блок обработки информации, элементы батитермического контроля, буксируемую антенну с лебедкой, излучающую антенну звукового диапазона, приемную антенну звукового диапазона, антенны звукоподводной связи, блок антенн обнаружения мин, антенны обнаружения гидроакустического сигнала, в блок обработки информации введены процессоры формирования характеристик направленности, первый и второй коммутаторы, усилители излучаемого сигнала с цифроаналоговыми преобразователями, усилители принимаемого сигнала с аналого-цифровыми преобразователями, дециматоры, при этом входы цифровых вычислительных машин соединены двунаправленными шинами с первым коммутатором, а выходы двунаправленными шинами с информационно-управляющей магистралью, выходы процессоров цифровой обработки сигналов, установленных в каналах приема сигнала, однонаправленными шинами соединены с первым коммутатором, первые их входы подключены первой шиной управления к первому коммутатору, а вторые входы однонаправленными шинами соединены с выходами процессоров формирования характеристик направленности, входы процессоров формирования характеристик направленности однонаправленными шинами соединены со вторым коммутатором, выходы элементов батитермического контроля через усилители принимаемого сигнала с аналого-цифровыми преобразователями соединены однонаправленной шиной с первым коммутатором, гидрофоны принимающей антенны звукового диапазона и буксируемой антенны соединены однонаправленными шинами со входами усилителей принимаемого сигнала с аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых соединены однонаправленными шинами со вторым коммутатором, решетка гидрофонов приемной антенны звукового диапазона установлена под обтекателем на носовой оконечности и сопрягаемых с ней бортовых поверхностях подводной лодки; и имеет относительно них квазиконформную поверхность, излучающая антенна звукового диапазона имеет цилиндрическую форму, установлена под обтекателем на носовой оконечности ограждения рубки подводной лодки, при этом образующие цилиндрической поверхности параллельны вертикальной оси подводной лодки, антенны обнаружения гидроакустических сигналов установлены в носовой, двух бортовых и кормовой поверхностях ограждения рубки подводной лодки, при этом решетка с гидрофонами каждой антенны обнаружения гидроакустических сигналов выполнена плоской и установлена конформно относительно соответствующих поверхностей подводной лодки, блок антенн, обнаружения мин выполнен в виде излучающей антенны и приемных антенн, решетки с гидрофонами выполнены плоскими и размещены в носовой оконечности подводной лодки с двух сторон относительно вертикальной плоскости симметрии подводной лодки, гидрофоны антенн обнаружения гидроакустического сигнала и гидрофоны приемных антенн обнаружения мин, предназначенные для приема сигнала, однонаправленными шинами соединены со входами усилителей принимаемого сигнала с аналого-цифровыми преобразователями, выходы которых однонаправленными шинами соединены со входами дециматоров, выходы дециматоров однонаправленными шинами соединены со вторым коммутатором, гидрофоны излучающей антенны обнаружения мин и гидрофоны излучающей антенны звукового диапазона соединены однонаправленными шинами с выходами усилителей излучаемого сигнала с цифроаналоговыми преобразователями, входы которых однонаправленными шинами соединены с выходами процессоров цифровой обработки сигнала, установленных в каналах излучения, входы процессоров цифровой обработки сигналов второй шиной управления соединены с первым коммутатором, гидрофоны каждой антенны звукоподводной связи соединены двунаправленными шинами со входами усилителей принимаемого сигнала с аналого-цифровыми преобразователями и выходами усилителей излучаемого сигнала с цифроаналоговыми преобразователями, выходы усилителей принимаемого сигнала с аналого-цифровыми преобразователями и входы усилителей излучаемого сигнала с цифроаналоговыми преобразователями соединены двунаправленной шиной с первым коммутатором, антенны звукоподводной связи расположены на носовой, кормовой поверхностях ограждения рубки и боковых поверхностях подводной лодки, первый и второй коммутаторы соединены двунаправленной шиной, диапазоны рабочих частот излучающей антенны звукового диапазона, приемной антенны звукового диапазона, антенн звукоподводной связи совпадают, диапазоны рабочих частот антенн блока обнаружения мин и антенн обнаружения гидроакустических сигналов, размещенных в носовой и боковых поверхностях ограждения рубки, совпадают, а диапазон рабочих частот антенны обнаружения гидроакустических сигналов размещенной в кормовой части ограждения рубки более широкий, зоны обзора антенн блока обнаружения мин и антенны обнаружения гидроакустических сигналов, установленной в носовой части ограждения рубки, совпадают, зоны обзора приемной антенны звукового диапазона, излучающей антенны звукового диапазона и антенн звукоподводной связи, установленных на носовой поверхности ограждения рубки и боковых поверхностях подводной лодки, совпадают, первый и второй коммутаторы и соединяющая их двунаправленная шина, информационно-управляющая магистраль, первая и вторая шины управления, двунаправленная шина, соединяющая входы усилителей излучаемого сигнала с цифроаналоговыми преобразователями, и выходы усилителей принимаемого сигнала с аналого-цифровыми преобразователями, взаимодействующие с антеннами звукоподводной связи, выполнены дублированными, группы процессоров цифровой обработки принимаемых сигналов и процессоров формирования характеристик направленности имеют резервные процессоры, процессоры цифровой обработки сигналов, установленные в каналах излучения, имеют многоканальную параллельную архитектуру, соответствующую числу гидрофонов излучающей антенны звукового диапазона и гидрофонов излучающей антенны обнаружения мин.This goal is achieved by the fact that in the sonar complex of a submarine containing operator desks, an information processing unit with digital computers and digital signal processing processors, a bi-directional information and control line with which the operator desks and the information processing unit are connected, towed control elements are towed an antenna with a winch, an emitting antenna for the audio range, a receiving antenna for the audio range, antennas for sound transmission, a block of antennas min, hydroacoustic signal detection antennas, directional characteristics formation processors, first and second switches, emitted signal amplifiers with digital-to-analog converters, received signal amplifiers with analog-to-digital converters, decimators, the inputs of digital computers are connected by bi-directional buses with the first switch, and the outputs are bi-directional buses with an information-control highway, the outputs of the digital processors The operation of the signals installed in the signal receiving channels, the unidirectional buses are connected to the first switch, their first inputs are connected by the first control bus to the first switch, and the second inputs are unidirectional buses are connected to the outputs of the directional characteristics forming processors, the inputs of the directional characteristics forming processors by the unidirectional buses are connected to the second the switch, the outputs of the bathythermic control elements through the amplifiers of the received signal with analog-to-digital conversion The speakers are connected by a unidirectional bus with the first switch, the hydrophones of the receiving sound range antenna and the towed antenna are connected by unidirectional buses with the inputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters, the outputs of which are connected by unidirectional buses with the second switch, the array of hydrophones of the receiving antenna of the sound range is installed under the fairing on the nose the tip and the mating surfaces of the submarine; and has a quasiconformal surface relative to them, the radiating sound-band antenna is cylindrical, mounted under the fairing on the bow tip of the submarine’s fencing, while the generatrix of the cylindrical surface is parallel to the vertical axis of the submarine, the sonar detection antennas are installed in the bow, two side and aft surfaces fencing submarine cabinets, while the array with hydrophones of each antenna for detecting hydroacoustic signals flat and installed conformally with respect to the corresponding surfaces of the submarine, the antenna block, the detection of mines is made in the form of a radiating antenna and receiving antennas, gratings with hydrophones are made flat and placed in the fore tip of the submarine from two sides relative to the vertical plane of symmetry of the submarine, hydrophones of detection antennas sonar signal and hydrophones of the receiving mine detection antennas designed to receive the signal, unidirectional buses connected to the inputs of the amplifier the fins of the received signal with analog-to-digital converters, the outputs of which unidirectional buses are connected to the inputs of the decimators, the outputs of the decimators by unidirectional buses are connected to the second switch, the hydrophones of the emitting antenna for detecting mines and the hydrophones of the radiating antenna for sound range are connected by unidirectional buses with the outputs of the amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters the inputs of which unidirectional buses are connected to the outputs of the digital signal processing processors, In the radiation channels, the inputs of the digital signal processing processors of the second control bus are connected to the first switch, the hydrophones of each sound supply antenna are connected by bidirectional buses with the inputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters and the outputs of the amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters, the outputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters and inputs of amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters connected by a bi-directional bus with the first switch, sound-coupled antennas are located on the bow, aft surfaces of the wheelhouse guards and the side surfaces of the submarine, the first and second switches are connected by a bi-directional bus, the operating frequency ranges of the radiating antenna of the sound range, the receiving antenna of the sound range, the antennas of sound-coupled communication are the same operating frequency ranges of antennas of the mine detection unit and antennas for the detection of hydroacoustic signals located in the bow and side surfaces the fencing guards coincide, and the operating frequency range of the antenna for detecting hydroacoustic signals located in the aft part of the cabin is wider, the viewing areas of the antennas of the mine detection unit and the antenna for detecting hydroacoustic signals installed in the bow of the cabin are the same, the viewing areas of the receiving antenna of the sound range radiating sound range antennas and sound underwater antennas mounted on the bow surface of the wheelhouse fence and on the side surfaces of the submarine, matching There are first and second switches and a bi-directional bus connecting them, an information-control bus, first and second control buses, a bi-directional bus connecting the inputs of the amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters, and the outputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters that interact with the antennas communications are duplicated, the group of processors for digital processing of received signals and processors of forming directivity characteristics have p standby processors, digital signal processing processors installed in the radiation channels have a multi-channel parallel architecture corresponding to the number of hydrophones of the radiating antenna of the sound range and hydrophones of the radiating antenna of detection min.

Блок-схема гидроакустического комплекса подводной лодки изображена на фиг.1, размещение элементов комплекса на подводной лодки изображено на фиг.2,а и б,The block diagram of the sonar complex of the submarine is shown in figure 1, the placement of the elements of the complex on the submarine is shown in figure 2, a and b,

На фиг.1 и 2 обозначено:In figures 1 and 2 are indicated:

1 - пульты оператора;1 - operator panels;

2 - цифровые вычислительные машины (ЦВМ);2 - digital computers (digital computers);

3 - первый коммутатор;3 - the first switch;

4 - процессор цифровой обработки принимаемых сигналов (ПЦОПС);4 - processor for digital processing of received signals (PTsOPS);

5 - процессор цифровой обработки излучаемых сигналов (ПЦОИС);5 - processor for digital processing of radiated signals (PCOIS);

6 - процессор формирования характеристик направленности (ПЦ ФХН);6 - processor for the formation of directivity characteristics (PC FHN);

7 - второй коммутатор;7 - the second switch;

8 - дециматор;8 - decimator;

9 - усилитель принимаемого сигнала с цифроаналоговым преобразователем (усилитель принимаемого сигнала с АЦП);9 - received signal amplifier with a digital-to-analog converter (received signal amplifier with ADC);

10 - усилитель излучаемого сигнала с цифроаналоговым преобразователем (усилитель излучаемого сигнала с ЦАП);10 - amplifier of the emitted signal with a digital-to-analog converter (amplifier of the emitted signal from the DAC);

11 - приемная антенна звукового диапазона;11 - a receiving antenna of a sound range;

12 - гибкая буксируемая антенна с кабель-тросом;12 - flexible towed antenna with cable;

13 - лебедка;13 - winch;

14 - антенна обнаружения гидроакустического сигнала;14 - antenna detection sonar signal;

15 - приемная антенна обнаружения мин;15 - receiving antenna detection min;

16 - излучающая антенна обнаружения мин;16 - emitting antenna detection min;

17 - излучающая антенна звукового диапазона;17 - a radiating antenna of a sound range;

18 - антенна звукоподводной связи;18 - antenna sound communication;

19 - элементы батитермического контроля;19 - elements of bathyrhythmic control;

20 - информационно-управляющая магистраль;20 - information management highway;

21, 22, 24, 25, 38, 40, 48 - двунаправленные шины;21, 22, 24, 25, 38, 40, 48 - bidirectional tires;

23, 26, 27, 28, 30...36, 39 - однонаправленные шины;23, 26, 27, 28, 30 ... 36, 39 - unidirectional tires;

29 - первая шина управления;29 - the first control bus;

37 - вторая шина управления;37 - second control bus;

41 - обтекатель приемной антенны звукового диапазона;41 - fairing receiving antenna sound range;

42 - носовая поверхность подводной лодки;42 - the bow surface of the submarine;

43 - боковые поверхности подводной лодки;43 - side surfaces of the submarine;

44 - носовая поверхность ограждения рубки;44 - the nose surface of the fencing;

45 - бортовые поверхности ограждения рубки;45 - side surfaces of the fencing fence;

46 - кормовая поверхность ограждения рубки;46 - aft surface of the fencing fence;

47 - обтекатель излучающей антенны звукового диапазона.47 - fairing of the radiating antenna of the sound range.

Пульты оператора 1 содержат мониторы, цифровые вычислительные машины, органы управления, при этом каждый пульт соединен первым входом/выходом двунаправленной шиной 21 с двунаправленной информационно-управляющей магистралью 20, вторым входом/выходом подключен двунаправленной шиной 22 к соответствующему входу информационной системы высшего уровня объекта, а третий вход/выход через однонаправленную шину 23 является входом управления (оператор).The operator panels 1 contain monitors, digital computers, controls, each control panel is connected by a first input / output bi-directional bus 21 to a bi-directional information-control highway 20, a second input / output is connected by a bi-directional bus 22 to the corresponding input of the highest level information system of an object, and the third input / output through the unidirectional bus 23 is the control input (operator).

ЦВМ подключены двунаправленными шинами 24 и 25 к информационно-управляющей магистрали 20 и первому коммутатору 3, ПЦОПС 4 установлены в каналах приема сигнала и предназначены для обработки принимаемого сигнала, их выходы однонаправленными шинами 26 соединены с первым коммутатором 3. Первые входы всех ПЦОПС 4 соединены первой шиной управления 29 с первым коммутатором 3, а вторые входы соединены однонаправленной шиной 27 с выходом ПЦ ФХН 6, входы которых однонаправленной шиной 28 соединены со вторым коммутатором 7.The digital computers are connected by bi-directional buses 24 and 25 to the information-control highway 20 and the first switch 3, PTsOP 4 are installed in the signal receiving channels and are designed to process the received signal, their outputs are unidirectional buses 26 are connected to the first switch 3. The first inputs of all PTsPS 4 are connected by the first the control bus 29 with the first switch 3, and the second inputs are connected by a unidirectional bus 27 with the output of the PC ФХН 6, the inputs of which the unidirectional bus 28 are connected with the second switch 7.

Гидрофоны приемной антенны звукового диапазона 11 и буксируемой антенны 12 соединены однонаправленными шинами 30 со входами усилителей принимаемого сигнала с АЦП 9, выходы которых соединены однонаправленными шинами 31 со вторым коммутатором 7.The hydrophones of the receiving antenna of the audio range 11 and the towed antenna 12 are connected by unidirectional buses 30 with the inputs of the amplifiers of the received signal from the ADC 9, the outputs of which are connected by unidirectional buses 31 with the second switch 7.

Приемная антенна звукового диапазона 11 установлена под обтекателем 41 носовой поверхности 42 и прилегающим к ней боковым поверхностям 43 подводной лодки и выполнена по отношению к этим поверхностям квазиконформной, что обеспечивает исключение возможности появления переотражения от обтекателя антенны и позволяет максимально увеличить площадь поверхности антенны.The receiving antenna of the audio range 11 is installed under the fairing 41 of the bow surface 42 and adjacent side surfaces 43 of the submarine and is made quasiconformal to these surfaces, which eliminates the possibility of re-reflection from the antenna cowl and allows to maximize the surface area of the antenna.

Буксируемая антенна 12 снабжена лебедкой 13, что обеспечивает возможность изменения положения антенны относительно корпуса лодки.The towed antenna 12 is equipped with a winch 13, which makes it possible to change the position of the antenna relative to the hull of the boat.

Антенны обнаружения гидроакустического сигнала 14 установлены в носовой 44, двух бортовых 45 и кормовой 46 поверхностях ограждения рубки подводной лодки, при этом решетка с гидрофонами каждой антенны обнаружения гидроакустических сигналов выполнена плоской и установлена конформно относительно соответствующих поверхностей подводной лодки.The hydroacoustic signal detection antennas 14 are installed in the bow 44, two side 45 and aft 46 surfaces of the submarine’s wheelhouse fence, while the array with hydrophones of each hydroacoustic signal detection antenna is made flat and installed conformally with respect to the corresponding surfaces of the submarine.

Блок обнаружения мин выполнен в виде излучающей антенны 16 и приемных антенн 15. Решетка с гидрофонами каждой антенны выполнена плоской. Антенны размещены на носовой оконечности подводной лодки 41 с двух сторон относительно вертикальной плоскости симметрии подводной лодки.The mine detection unit is made in the form of a radiating antenna 16 and receiving antennas 15. The array with hydrophones of each antenna is made flat. Antennas are located on the bow of the submarine 41 from two sides relative to the vertical plane of symmetry of the submarine.

Гидрофоны антенн обнаружения гидроакустических сигналов 14 и гидрофоны приемных антенн обнаружения мин 15 соединены однонаправленными шинами 32 со входами усилителей принимаемого сигнала с АЦП 9, выходы которых однонаправленными шинами 33 соединены со входами дециматоров 8, выходы дециматоров 8 однонаправленными шинами 34 соединены со вторым коммутатором 7.The hydrophones of the hydroacoustic signal detection antennas 14 and the hydrophones of the receiving min 15 detection antennas are connected by unidirectional buses 32 to the inputs of the amplifiers of the received signal from the ADC 9, the outputs of which unidirectional buses 33 are connected to the inputs of the decimators 8, the outputs of the decimators 8 by unidirectional buses 34 are connected to the second switch 7.

Излучающая антенна звукового диапазона 17 имеет цилиндрическую поверхность решетки гидрофонов. Она установлена под обтекателем 47 на носовой оконечности ограждения рубки подводной лодки, при этом образующие цилиндрической поверхности параллельны вертикальной оси подводной лодки. Зона облучения антенны 17 совпадает с зоной обзора антенны 11.The radiating antenna of the sound range 17 has a cylindrical surface of the hydrophone array. It is installed under the fairing 47 at the bow tip of the submarine’s wheelhouse fence, while the generatrix of the cylindrical surface is parallel to the vertical axis of the submarine. The irradiation zone of the antenna 17 coincides with the field of view of the antenna 11.

Гидрофоны излучающей антенны блока обнаружения мин 16 и излучающей антенны звукового диапазона 17 соединены однонаправленными шинами 35 с выходами усилителей излучаемого сигнала с ЦАП 10, входы которых однонаправленными шинами 36 соединены с выходами ПЦОИС 5, установленных в каналах излучения и предназначенных для формирования излучаемого сигнала.The hydrophones of the emitting antenna of the mine detection unit 16 and the radiating antenna of the audio range 17 are connected by unidirectional buses 35 to the outputs of the amplifiers of the emitted signal from the DAC 10, the inputs of which unidirectional buses 36 are connected to the outputs of the PCOIS 5 installed in the radiation channels and designed to form the emitted signal.

Гидрофоны антенн звукоподводной связи 18 соединены с выходами усилителей излучаемого сигнала с ЦАП 10 и входами усилителей принимаемого сигнала с АЦП 9 двунаправленными шинами 38. Выходы усилителей принимаемого сигнала с АЦП 9 и входы усилителей излучаемого сигнала с ЦАП 10 соединены двунаправленной шиной 48 с первым коммутатором 3. Антенны звукоподводной связи 18 установлены на носовой и кормовой поверхностях ограждения рубки и двух боковых поверхностях подводной лодки.The hydrophones of the antennas for sound supply connection 18 are connected to the outputs of the amplifiers of the emitted signal from the DAC 10 and the inputs of the amplifiers of the received signal from the ADC 9 bi-directional buses 38. The outputs of the amplifiers of the received signal from the ADC 9 and the inputs to the amplifiers of the emitted signal from the DAC 10 are connected by the bi-directional bus 48 to the first switch 3. The antennas for sound communication 18 are installed on the bow and stern surfaces of the wheelhouse fence and two side surfaces of the submarine.

Выходы элементов батитермического контроля 19 соединены однонаправленной шиной 39 с первым коммутатором 3. Элементы батитермического контроля размещены на носовой поверхности ограждения рубки подводной лодки.The outputs of the bathyrhythmic control elements 19 are connected by a unidirectional bus 39 with the first switch 3. The bathyrhythmic control elements are located on the bow surface of the submarine’s wheelhouse fence.

Диапазоны рабочих частот излучающей антенны звукового диапазона 17, приемной антенны звукового диапазона 11, антенн звукоподводной связи 18 совпадают, диапазоны рабочих частот антенн блока обнаружения мин 15, 16 и антенн обнаружения гидроакустических сигналов 14, размещенных в носовой и боковых поверхностях ограждения рубки, совпадают, а диапазон рабочих частот антенны обнаружения гидроакустического сигнала 14, размещенной в кормовой поверхности ограждения рубки, имеет более широкий диапазон, зоны обзора антенн 15, 16 блока обнаружения мин и антенны обнаружения гидроакустических сигналов 14, установленной на носовой поверхности ограждения рубки, совпадают, зона обзора приемной антенны звукового диапазона 11, зона облучения излучающей антенны звукового диапазона 17 и антенн звукоподводной связи 18, установленных на носовой части рубки и боковых поверхностях подводной лодки, совпадают.The operating frequency ranges of the emitting antenna of the audio range 17, the receiving antenna of the audio range 11, the antennas of the sound coupling 18 are the same, the operating frequencies of the antennas of the detection unit min 15, 16 and the antennas for detecting hydroacoustic signals 14 located in the bow and side surfaces of the wheelhouse are the same, and the operating frequency range of the antenna for detecting the hydroacoustic signal 14, located in the aft surface of the fencing, has a wider range, the viewing area of the antennas 15, 16 of the min and antenna chlorophylls detecting hydroacoustic signals 14 mounted on the fore surface cutting fences coincide, the viewing area of the receiving antenna 11, the audio range, the irradiation area of the radiating antenna 17 and the audio range sonar communication antennas 18 installed on the bow side surfaces and cutting submarine coincide.

Первый и второй коммутаторы 3, 7 и соединяющая их двунаправленная шина 40, информационно-управляющая магистраль 20, первая и вторая шины управления 29, 37, двунаправленная шина 38, соединяющая входы усилителей излучаемого сигнала с ЦАП 10 и выходы усилителей принимаемого сигнала с АЦП 9, взаимодействующие с антеннами звукоподводной связи 18, выполнены дублированными, группы ПЦОПС 4 и ПЦОИС 5 имеют резервные процессоры, ПЦОИС 5, установленные в каналах излучения, имеют многоканальную параллельную архитектуру, соответствующую числу гидрофонов излучающей антенны звукового диапазона 17 и гидрофонов излучающей антенны миноискания 16.The first and second switches 3, 7 and the bi-directional bus 40 connecting them, the information-control bus 20, the first and second control buses 29, 37, the bi-directional bus 38 connecting the inputs of the amplifiers of the emitted signal from the DAC 10 and the outputs of the amplifiers of the received signal from the ADC 9, interacting with the sound supply communication antennas 18 are duplicated, the PTsOPS 4 and PTsOIS 5 groups have redundant processors, the PTsOIS 5 installed in the radiation channels have a multi-channel parallel architecture corresponding to the number of radiation hydrophones guide sound range antenna 17 and transmitting antenna hydrophones mine-detector 16.

Гидроакустический комплекс работает следующим образом.Hydroacoustic complex works as follows.

В исходном состоянии с пульта оператора 1 после выполнения опроса работоспособности состояния всех компонентов комплекса устанавливают рабочую исходную конфигурацию ЦВМ 2, коммутатору 3, ПЦОПС 4, ПЦОИС 5, ПЦ ФХН 6, второму коммутатору 7 по связям 20, 24, 25, 29, 37, 38, 40, 48, обеспечивая прохождение сигналов в приемных и передающих трактах. ПЦ ФХН 6 и ПЦОПС 4 установлены в исходное состояние так, что данные от антенн 11, 12, 14, 15 с соответствующим признаком через коммутатор 7 поступают к назначенному ПЦ ФХН 6, обеспечивающему формирование заданной зоны обзора, далее сигналы поступают на вход назначенным ПЦОПС 4, завершающим первичную обработку. Так как диапазоны частот каналов приема сигналов от приемной антенны обнаружения мин 15 и антенн обнаружения гидроакустического сигнала 14 отличаются от диапазона частот приемной антенны звукового диапазона 11 и буксируемой антенны 12, то дециматоры 8, установленные в высокочастотных каналах, обеспечивают прореживание, т.е. изменение частотного диапазона, с тем, чтобы унифицировать работу ПЦ ФХН 6 и ПЦОПС 4 для разных систем.In the initial state, from the operator console 1, after the performance survey of the state of all components of the complex, the working initial configuration of the digital computer 2, switch 3, PTsOPs 4, PTsOIS 5, PTsFHN 6, the second switch 7 is connected via links 20, 24, 25, 29, 37, 38, 40, 48, providing the passage of signals in the receiving and transmitting paths. FHN 6 processing center and PTsOP 4 are initialized so that data from antennas 11, 12, 14, 15 with the corresponding sign through the switch 7 go to the assigned FHN 6 processing center, which ensures the formation of a given viewing area, then the signals are fed to the input of the assigned PTsPS 4 completing the initial processing. Since the frequency ranges of the signal reception channels from the receiving detection antenna of min 15 and the detection antennas of the hydroacoustic signal 14 are different from the frequency range of the receiving antenna of the audio range 11 and the towed antenna 12, the decimators 8 installed in the high-frequency channels provide decimation, i.e. changing the frequency range in order to unify the work of the PC FHN 6 and PTsOPS 4 for different systems.

Аналогично ПЦОИС 5 назначен режим излучения (контроля) в соответствующем направлении либо работе на эквивалент и т.д., так что ПЦОИС 5 решает задачу диаграммоформирования на передачу.Similarly, IOPS 5 is assigned a radiation (control) mode in the corresponding direction or to work for an equivalent, etc., so that IOPS 5 solves the problem of diagram formation for transmission.

Вторичная обработка информации: трассовые, сопровождение, классификация выполняется ЦВМ 2.Secondary processing of information: track, maintenance, classification is performed by digital computer 2.

Третичная обработка: комплексирование информации от всех режимов, экспертная оценка, отображение, документирование, а также управление выполняются с пультов оператора 1, которые содержат мониторы, клавиатуру, органы управления и встроенную ЭВМ.Tertiary processing: aggregation of information from all modes, expert evaluation, display, documentation, and control are performed from operator panels 1, which contain monitors, keyboards, controls, and a built-in computer.

Включение приемного или излучающего режима антенн звукоподводной связи 18, а также усилителя принимаемого сигнала с АЦП 9 или усилителя излучаемого сигнала с ЦАП 10 производится по двунаправленной шине 38.The inclusion of the receiving or emitting mode of the antennas for sound communication 18, as well as the amplifier of the received signal from the ADC 9 or the amplifier of the emitted signal from the DAC 10 is carried out via a bi-directional bus 38.

Элементы гидроакустического комплекса, показанные на фиг.1, имеют следующие характерные особенности.Elements of the sonar complex shown in figure 1, have the following characteristic features.

Коммутаторы 3, 7 содержат управляющие процессоры и интерфейсные модули. Усилители принимаемого сигнала с АЦП 9 содержат входные коммутаторы принятого и эталонного сигналов, усилители, полосовые фильтры, аналого-цифровые преобразователи, входы управления коэффициентом усиления, режимом и т.д.Switches 3, 7 contain control processors and interface modules. The amplifiers of the received signal from the ADC 9 contain input switches of the received and reference signals, amplifiers, bandpass filters, analog-to-digital converters, inputs for controlling the gain, mode, etc.

Усилители излучаемого сигнала с ЦАП 10 содержат на входе цифроаналоговые преобразователи.The amplifiers of the emitted signal from the DAC 10 contain digital-to-analog converters at the input.

Отраженные (обратные) сигналы, излучаемые антеннами звукоподводной связи 18, излучающей антенной звукового диапазона 17 могут приниматься приемной антенной звукового диапазона 11, т.к. их рабочие диапазоны частот совпадают. Отраженные сигналы, излучаемые излучающей антенны 16 блока обнаружения мин, могут приниматься приемными антеннами 15 блока обнаружения мин и антеннами обнаружения гидроакустического сигнала 14. Отраженные сигналы от цели, излученные антенной звукового диапазона 17, могут приниматься антеннами звукоподводной связи 18. Сигналы звукоподводной связи других подводных лодок могут приниматься на приемную антенну звукового диапазона 11 и антенну обнаружения гидроакустических сигналов 14, размещенную в кормовой части ограждения рубки. Излученный сигнал звукоподводной связи из антенны 18 можно принимать на приемную антенну звукового диапазона 11, что увеличивает надежность связи. Зона обзора антенн 14 и 18 обеспечивает круговой обзор подводной лодки.The reflected (reverse) signals emitted by the antennas of the sound-coupled communication 18, the radiating antenna of the sound range 17 can be received by the receiving antenna of the sound range 11, because their working frequency ranges are the same. The reflected signals emitted from the emitting antenna 16 of the mine detection unit can be received by the receiving antennas 15 of the mine detection unit and the detection antennas of the hydroacoustic signal 14. The reflected signals from the target emitted by the antenna of the sound range 17 can be received by the sound-receiving antennas 18. Sound-signaling signals of other submarines can be received on the receiving antenna of the audio range 11 and the antenna for detecting hydroacoustic signals 14, located in the aft part of the fencing. The emitted sound-coupling signal from the antenna 18 can be received at the receiving antenna of the audio range 11, which increases the reliability of communication. The viewing area of antennas 14 and 18 provides a circular view of the submarine.

При работе устройства возможно возникновение отказа какого-либо элемента комплекса.When the device is operating, a failure of some element of the complex may occur.

При отказе одного из пультов 1, или одной дублированной двунаправленной информационно-управляющей магистрали 20, или одного из дублированных коммутаторов 3, 7, или одной из дублированных шин управления 29, 37, или одной из дублированных двунаправленных шин 38, 40, 48 происходит автоматическое переключение на резервный элемент 20, 3, 7, 29, 37, 38, 40, 48. При отказе одной из ЭВМ 2, одного из ПЦ ФХН 6, одного из ПЦОПС 4 происходит подключение резервных ЭВМ 2, одного из ПЦ ФХН 6, ПЦОПС 4 (скользящий резерв). Отказ нескольких элементарных каналов приемного тракта звукового диапазона 11, 30, 9, 31, или каналов обнаружения гидроакустических сигналов 14, 32, 9, 33, 8, 34, или каналов приемных антенн обнаружения мин 15, 32, 9, 33, 8, 34, или буксируемой антенны 12, 30, 9, 31 не приводит к отказу комплекса. Отказ нескольких каналов в трактах излучения звукового диапазона в элементах 5, 36, 10, 35, 17 или в элементах обнаружения мин 5, 36, 10, 35, 16 не приводит к отказу комплекса.In the event of a failure of one of the control panels 1, or one of the duplicated bidirectional information and control lines 20, or one of the duplicated switches 3, 7, or one of the duplicated control buses 29, 37, or one of the duplicated bidirectional buses 38, 40, 48, automatic switching occurs to the backup element 20, 3, 7, 29, 37, 38, 40, 48. In case of failure of one of the computers 2, one of the processing center FHN 6, one of the central processing stations 4, the backup computer 2 is connected, one of the processing center FHN 6, one central monitoring and control system 4 (rolling stock). Failure of several elementary channels of the receiving path of the audio range 11, 30, 9, 31, or channels for detecting hydroacoustic signals 14, 32, 9, 33, 8, 34, or channels of receiving antennas for detecting min 15, 32, 9, 33, 8, 34 , or a towed antenna 12, 30, 9, 31 does not lead to a failure of the complex. The failure of several channels in the radiation paths of the sound range in elements 5, 36, 10, 35, 17 or in the detection elements of min 5, 36, 10, 35, 16 does not lead to a failure of the complex.

Отказ одной из антенн звукоподводной связи 18 возможно компенсировать в носовом и бортовых направлениях с помощью излучающей 17 и приемной антенны звукового диапазона 11.The failure of one of the antennas for sound communication 18 can be compensated in the bow and air directions using the radiating 17 and the receiving antenna of the audio range 11.

Кроме одиночных отказов элементов комплекс сохраняет работоспособность при многократных отказах в трактах и групповых отказах (в разных трактах). Так, например, при отказе одного пульта оператора 1, одной шины информационно-управляющей магистрали 20, одной ЭВМ 2, нескольких гидрофонов приемной антенны звукового диапазона 11, одного из коммутаторов 3, 7, одного ПЦОПС 4, одного ПЦ ФХН 6, не последовательно включенного с отказавшим ПЦОПС 4, групп дециматоров 8, усилителей с АЦП 9, группы гидрофонов антенн 11, 12, 14, 15, группы каналов ПЦОИС 5, группы каналов усилителей с ЦАП 10, группы гидрофонов излучающей антенны обнаружения мин 16, излучающей антенны звукового диапазона 17, антенн звукоподводной связи 18 (кроме кормовой) комплекс сохраняет работоспособность.In addition to single element failures, the complex remains operational in case of multiple failures in paths and group failures (in different paths). So, for example, in the event of a failure of one operator panel 1, one bus of the information-control line 20, one computer 2, several hydrophones of the receiving antenna of the audio range 11, one of the switches 3, 7, one PTsOPS 4, one PC FSH 6, not connected in series with failed PSTNS 4, groups of decimators 8, amplifiers with ADC 9, group of hydrophones of antennas 11, 12, 14, 15, group of channels of PCOIS 5, group of channels of amplifiers with DAC 10, group of hydrophones of radiating detection antenna min 16, radiating antennas of sound range 17 sound antennas 18 (except for feed) the complex remains operational.

Таким образом, совмещение диапазонов рабочих частот различных трактов комплекса, соответствующее расположение антенн на подводной лодке, унификация форматов входных данных и видов обработки данных на каждом уровне обработки информации, введение резервирования (дублирование и «скользящий резерв») обеспечивают увеличение надежности функционирования гидроакустического комплекса.Thus, the combination of the operating frequency ranges of the various paths of the complex, the corresponding arrangement of the antennas on the submarine, the unification of the input data formats and the types of data processing at each level of information processing, the introduction of redundancy (duplication and “sliding reserve”) increase the reliability of the sonar system.

Claims

A submarine sonar complex containing operator panels, an information processing unit with digital computers and digital signal processing processors, a bi-directional information and control line, to which operator panels and an information processing unit, bathythermic control elements, a towed antenna with a winch, a radiating sound antenna are connected range, receive antenna, sound range, antennas, sound detection antennas, mine detection antenna unit, hydroacoustic detection antennas signal, characterized in that the information processing unit contains processors for forming directivity characteristics, first and second switches, amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters, amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters, decimators, while the inputs of digital computers are connected by bidirectional buses to the first a switch, and outputs bi-directional buses with an information-control highway, outputs of digital signal processing processors, installed in the signal reception channels, unidirectional buses are connected to the first switch, their first inputs are connected by the first control bus to the first switch, and the second inputs by unidirectional buses are connected to the outputs of the directional characteristics forming processors, inputs of the directional characteristics forming processors by unidirectional buses are connected to the second switch, the outputs elements of bathythermic control through the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters the unidirectional bus with the first switch, the hydrophones of the receiving antenna of the sound range and the towed antenna are connected by unidirectional buses with the inputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters, the outputs of which are connected by unidirectional buses with the second switch, the array of hydrophones of the receiving antenna of the sound range is installed under the fairing on the nose tip and the mating surfaces of the submarine mating with it and has a quasiconformal surface relative to them , the radiating sound-band antenna has a cylindrical shape, is installed under the fairing on the bow tip of the submarine’s cabin fence, while the generatrix of the cylindrical surface is parallel to the vertical axis of the submarine, hydroacoustic signal detection antennas are installed in the bow, two side and aft surfaces of the cabin of the cabin, In this case, the array with hydrophones of each antenna for detecting hydroacoustic signals is made flat and installed conformally with respect to of the submarine’s surface, the mine detection antenna unit is made in the form of a radiating antenna and receiving antennas, gratings with hydrophones are made flat and placed in the bow of the submarine on two sides relative to the vertical plane of symmetry of the submarine, hydrophones of hydroacoustic signal detection antennas and hydrophones of receiving detection antennas min, designed to receive a signal, unidirectional buses are connected to the inputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital conversion callers, the outputs of which unidirectional buses are connected to the inputs of the decimators, the outputs of the decimators by unidirectional buses are connected to the second switch, the hydrophones of the radiating mine detection antennas and the hydrophones of the radiating antenna of sound range are connected by unidirectional buses with the outputs of the amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters, the inputs of which are unidirectional buses are connected to digital signal processing processors installed in the radiation channels, digital processor inputs For the signal processing, the second control bus is connected to the first switch, the hydrophones of each sound supply antenna are connected by bidirectional buses with the inputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters and the outputs of the amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters, the outputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters and the inputs of amplifiers the emitted signal with digital-to-analog converters are connected by a bi-directional bus to the first switch , the sound-coupled antennas are located on the bow and stern surfaces of the wheelhouse guards and the side surfaces of the submarine, the first and second switches are connected by a bi-directional bus, the operating frequency ranges of the radiating antenna of the sound range, the receiving antenna of the sound range, the sound-receiving antennas are the same, the operating frequency ranges of the antennas of the detection unit mines and antennas for detecting hydroacoustic signals placed in the bow and side surfaces of the fence, the felling coincides, and the range of working hours the antennas for detecting hydroacoustic signals located in the aft of the cabin of the cabin are wider, the viewing areas of the antennas of the mine detection unit and the antennas for detecting hydroacoustic signals installed in the bow of the cabin of the cabin are the same, the viewing areas of the receiving antenna of the sound range, radiating antennas of the sound range and antennas of sound transmission installed on the bow surface of the wheelhouse guards and on the side surfaces of the submarine, the first and second switches and the two directional bus, information and control bus, first and second control buses, bi-directional bus connecting the inputs of the amplifiers of the emitted signal with digital-to-analog converters and the outputs of the amplifiers of the received signal with analog-to-digital converters, interacting with antennas for sound supply, are duplicated, the groups of digital processors processing of received signals and processors of the formation of directivity characteristics have redundant processors, digital processing processors ignalov installed in the radiation channels have multi-parallel architecture, a corresponding number of hydrophones audio band radiating antenna and the radiating antenna hydrophones detect min.