RU2502085C1 - Hydroacoustic station for surface ship - Google Patents

Hydroacoustic station for surface ship Download PDF

Info

Publication number
RU2502085C1
RU2502085C1 RU2012113658/28A RU2012113658A RU2502085C1 RU 2502085 C1 RU2502085 C1 RU 2502085C1 RU 2012113658/28 A RU2012113658/28 A RU 2012113658/28A RU 2012113658 A RU2012113658 A RU 2012113658A RU 2502085 C1 RU2502085 C1 RU 2502085C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
fiber optic
fiber
cable
gpba
Prior art date
Application number
RU2012113658/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012113658A (en
Inventor
Игорь Лазаревич Рубанов
Юрий Александрович Стефанов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" filed Critical Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор"
Priority to RU2012113658/28A priority Critical patent/RU2502085C1/en
Publication of RU2012113658A publication Critical patent/RU2012113658A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2502085C1 publication Critical patent/RU2502085C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention can be used in hydroacoustic stations for surface ships with flexible extended trailing antennae (FETA) for acoustic monitoring of the aquatic environment. The hydroacoustic station with a FETA for a surface ship has an onboard part connected by a towing cable to the FETA, which consists of two sections - a passive acoustic section (PAS) and a radiating acoustic section (RAS). The towing cable further includes a light guide which transmits powerful optical radiation. The onboard equipment of the hydroacoustic station includes an optoelectronic unit which provides efficient entry of radiation into said light guide. The FETA includes an optoelectronic unit which performs reverse conversion of optical power to electrical energy to supply all FETA consumers.
EFFECT: reduced diameter of the towing cable, reduced size and weight of the launching system on the ship, reduced effect of the ship's own noise on the received acoustic signal.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в гидроакустических станциях надводных кораблей для проведения акустического мониторинга окружающей водной среды.The invention relates to the field of sonar and can be used in sonar stations of surface ships for acoustic monitoring of the surrounding aquatic environment.

Известны активно-пассивные гидроакустические станции (ГАС) с гибкими протяженными буксируемыми антеннами (ГПБА) для надводных кораблей (НК) [1], которые структурно состоят из трех основных частей:Known active-passive sonar stations (GAS) with flexible extended towed antennas (GPAA) for surface ships (NK) [1], which structurally consist of three main parts:

- буксируемой части, включающей излучающую акустическую секцию (ИАС), размещенную в буксируемом носителе (БН) и предназначенную для формирования акустической подсветки объекта, и приемную акустическую секцию (ПАС) или гибкую протяженную буксируемую антенну, отдаленную от БН и обеспечивающую прием отраженных акустических сигналов от изучаемых объектов,- the towed part, including the emitting acoustic section (IAS), located in the towed carrier (BN) and designed to form the acoustic illumination of the object, and the receiving acoustic section (PAS) or a flexible extended towed antenna, remote from the BN and providing reception of reflected acoustic signals from studied objects

- бортовой части, содержащей комплект цифровой и аналоговой аппаратуры обработки полученной информации, генераторное устройство и систему электропитания ГАС,- the onboard part containing a set of digital and analog equipment for processing the received information, a generator device and a power supply system of the gas generator,

- кабель-буксиров, соединяющих НК с БН и БН с ГПБА и обеспечивающих их совместную буксировку на удалении от корабля, а также передачу с борта корабля по токопроводящим жилам (ТПЖ) кабеля силового напряжения для обеспечения питания подводной аппаратуры, передачу переменных электрических сигналов от генераторного устройства для работы акустического излучателя в БН и передачу из ГПБА на НК электрических сигналов акустических приемников.- cable tugs connecting NK with BN and BN with GPBA and providing their joint towing at a distance from the ship, as well as transmitting power cable from the ship along current conductors (TJ) to provide power for underwater equipment, transmitting alternating electrical signals from the generator devices for the operation of an acoustic emitter in a BN and transmission from GPBA to the NK of the electrical signals of acoustic receivers.

Известна ГАС [2], где отсутствует буксируемый носитель, а ИАС включена в состав ГПБА и последовательно соединена с ПАС, причем выполнена в размер наружного диаметра ГПБА. Система силового электропитания подводной аппаратуры в виде первичных электрических преобразователей расположена на борту НК, а генераторное устройство включено в состав ИАС ГПБА, причем также выполнена в размер диаметра ГПБА. Вход акустических излучателей ИАС соединен с выходом генераторного устройства, вход генераторного устройства соединен с выходом электрических накопителей, которые соединены с помощью ТПЖ кабель-буксира с первичными электрическими преобразователями.The known GAS [2], where there is no towed carrier, and the IAS is included in the GPBA and connected in series with the PAS, is made in the size of the outer diameter of the GPBA. The power supply system of the underwater equipment in the form of primary electrical converters is located onboard the NK, and the generating device is included in the IAS GPBA, and it is also made in the size of the GPBA diameter. The input of the acoustic emitters of the IAS is connected to the output of the generating device, the input of the generating device is connected to the output of the electrical storage devices, which are connected by means of the cable-tug cable to the primary electrical converters.

Известна ГАС [3], где излучающая и приемная акустические секции расположены последовательно друг с другом в составе ГПБА и конструктивно выполнены в одном диаметре. Электрический накопитель, генераторное устройство и акустический излучатель последовательно соединены между собой и также расположены в ИАС. В приемной акустической секции ГПБА акустические приемники последовательно соединены с усилителями, многоканальным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), а в качестве телекоммуникационного канала передачи данных использована волоконно-оптическая линия связи (ВОЛС).Known GAS [3], where the emitting and receiving acoustic sections are arranged sequentially with each other in the composition of the GPAA and are structurally made in the same diameter. An electric storage device, a generator device and an acoustic emitter are connected in series and are also located in the IAS. In the receiving acoustic section of the GPAA, acoustic receivers are connected in series with amplifiers, a multi-channel analog-to-digital converter (ADC), and a fiber-optic communication line (FOCL) is used as a telecommunication data transmission channel.

Указанная ГАС наиболее близка к предлагаемой заявке на изобретение по количеству общих признаков и взята в качестве прототипа.The specified GAS is closest to the proposed application for an invention by the number of common features and is taken as a prototype.

Применение ВОЛС в составе ГАС с буксируемой антенной, за счет малости потерь сигнала в волоконном световоде на рабочей длине волны оптического излучения и за счет применения цифрового способа передачи данных, позволяет многократно увеличивать длину кабель-буксира и позиционировать ГПБА в области, свободной от акустических шумов собственного корабля-носителя. Снижение уровня собственных шумов позволяет увеличить отношение сигнал/шум и способствовать решению задачи увеличения дальности обнаружения сигналов от цели. Однако ограничивающим фактором увеличения длины комбинированного кабель-буксира является наличие в нем токопроводящих жил, диаметр которых должен увеличивается с увеличением длины самого кабеля, что будет приводить к увеличению диаметра и веса кабель-буксира.The use of fiber optic links as part of a towed antenna with a towed antenna, due to the small signal loss in the optical fiber at the working wavelength of the optical radiation and due to the use of the digital data transmission method, allows the cable tug length to be increased many times and the GPBA positioned in an area free of acoustic noise carrier ship. Reducing the level of intrinsic noise allows you to increase the signal-to-noise ratio and contribute to solving the problem of increasing the detection range of signals from the target. However, the limiting factor for increasing the length of the combined cable tug is the presence of conductive cores in it, the diameter of which should increase with increasing length of the cable itself, which will lead to an increase in the diameter and weight of the cable tug.

Таким образом, недостатком ГАС, выбранной в качестве прототипа, является ограничение возможности постановки ГПБА на больших удалениях от НК и буксировки ее в зоне с минимальным уровнем собственных акустических шумов корабля.Thus, the drawback of the HAS, selected as a prototype, is the limitation of the ability to set up the HBA at large distances from the NK and towing it in the area with a minimum level of the ship's own acoustic noise.

Задачей изобретения является обеспечение возможности постановки ГПБА на больших дальностях от НК, где уровень собственных шумов корабля минимален.The objective of the invention is to provide the possibility of setting GPAA at large distances from NK, where the level of the ship's own noise is minimal.

Техническим результатом предложенного устройства ГАС с ГПБА для надводного корабля является:The technical result of the proposed GAS device with GPBA for a surface ship is:

- уменьшение диаметра кабель-буксира,- reducing the diameter of the cable tug,

- уменьшение размеров конструкции спускоподъемного устройства,- reducing the size of the design of the lifting device,

- уменьшение энергопотребления ГАС с ГПБА.- reduction of power consumption of gas-powered gas turbine with GPBA.

Для достижения указанного технического результата в гидроакустическую станцию для надводного корабля с гибкой протяженной буксируемой антенной, содержащую бортовую часть (БЧ) ГАС, включающую вычислительный комплекс, соединенный с бортовой частью волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), и источник питания, а также содержащую кабель-буксир, соединяющий БЧ ГАС с ГПБА и включающий волоконный световод ВОЛС, при этом ГПБА состоит из пассивной акустической секции (ПАС), расположенной в хвостовой части ГПБА и содержащей акустические приемники, электронные блоки предварительной обработки и ВОЛС ГПБА, и из излучающей акустической секции (ИАС), расположенной перед ПАС и содержащей последовательно соединенные накопитель электрической энергии, преобразователь питающих напряжений, генератор и акустический излучатель; причем преобразователь питающих напряжений соединен по питанию с электронными блоками ПАС, а волоконный световод ВОЛС кабель-буксира оптически соединен с одной стороны с волоконным световодом ВОЛС ГПБА, а с другой стороны - с волоконным световодом бортовой части ВОЛС, введены новые признаки, а именно в БЧ ГАС введен бортовой оптический блок, содержащий мощные лазеры непрерывного излучения, электрические входы которых соединены с источником питания, и волоконный сумматор оптического излучения, входные волоконные световоды которого оптически соединены с выходными волоконными световодами мощных лазеров непрерывного излучения, в состав ИАС введен антенный оптический блок, содержащий оптически связанные между собой волоконный световод, оптическую коллимирующую систему и матрицу фотоприемных элементов, а электрический выход матрицы фотоприемных элементов подключен к входу электрического накопителя энергии, причем оптический блок выполнен в размер диаметра ГПБА, а в состав кабель-буксира введен дополнительный волоконный световод, который со стороны бортовой части ГАС оптически связан с выходным волоконным световодом сумматора, а со стороны ГПБА оптически связан с волоконным световодом оптического блока, при этом волоконные световоды бортового и антенного оптических блоков и дополнительный волоконный световод кабель-буксира выполнены способными передавать мощное оптическое излучение.To achieve the specified technical result, a sonar station for a surface ship with a flexible long towed antenna containing an airborne part (warhead) of the GAS, including a computer complex connected to the airborne part of a fiber optic communication line (FOCL), and a power source, as well as a cable - a tugboat connecting the HAS warhead with the GPBA and including the fiber optic fiber optic fiber, while the GPBA consists of a passive acoustic section (PAS) located in the rear of the GPBA and containing acoustic receivers, electronic pre-processing units and FOCL GPBA, and from a radiating acoustic section (IAS) located in front of the PAS and containing a series-connected electric energy storage device, a voltage converter, a generator and an acoustic emitter; moreover, the supply voltage converter is connected by power to the PAS electronic units, and the fiber optic fiber optic cable of the towing cable is optically connected on the one hand to the fiber optic fiber optic fiber optic link of the GPBA and, on the other hand, to the fiber optic fiber optic side of the fiber optic part, new features are introduced, namely, in the warhead GAS introduced an on-board optical unit containing powerful continuous-wave lasers, the electrical inputs of which are connected to a power source, and an optical fiber combiner, the input optical fibers of which are optical They are connected to the output optical fibers of high-power continuous-wave lasers, an antenna optical unit containing optically coupled optical fibers, an optical collimating system and an array of photodetector elements is included in the IAS, and the electrical output of the array of photodetector elements is connected to the input of an electric energy storage device, the optical the block is made in the size of the GPBA diameter, and an additional fiber optic fiber is introduced into the cable tug, which is on the side of the onboard side of the GAS it is optically connected to the output fiber optic fiber of the adder, and on the side of the GPAA it is optically connected to the fiber optic fiber of the optical unit, while the fiber optical fibers of the airborne and antenna optical units and the additional fiber optical cable of the cable tug are made capable of transmitting powerful optical radiation.

Целесообразность технического решения, заключающегося в преобразовании электрической энергии в оптическую на борту корабля, доставка ее по световоду кабель-буксира, способному передавать мощное оптическое излучение, и последующее обратное преобразование оптической энергии в электрическую в антенном оптическом блоке, объясняется следующими причинами:The feasibility of the technical solution, which consists in converting electrical energy into optical energy on board the ship, delivering it through a fiber-optic cable tug capable of transmitting powerful optical radiation, and the subsequent inverse conversion of optical energy into electrical energy in the antenna optical unit, is explained by the following reasons:

- величина потерь оптической мощности в кварцевом световоде мала (теоретический уровень потерь в кварцевом световоде десятые доли дБ/км),- the magnitude of the loss of optical power in the quartz fiber is small (the theoretical level of losses in the quartz fiber is tenths of a dB / km),

- высокая оптическая прочность материала световодов позволяет передавать большие мощности с использованием световодов малого диаметра,- high optical strength of the material of the optical fibers allows you to transfer large power using optical fibers of small diameter,

- для передача мощности по световоду принципиально требуется лишь один один канал (световод), в то время как при передачи электрической энергии требуется два канала (два электрических проводника).- for the transmission of power through the fiber, in principle, only one channel (fiber) is required, while the transmission of electrical energy requires two channels (two electrical conductors).

Таким образом, кабель-буксир с волоконным световодом канала ВОЛС и волоконным световодом канала передачи оптической мощности может иметь принципиально меньший диаметр. Увеличение длины кабель-буксира будет сопровождаться минимальным приростом оптических потерь в обоих волоконных каналах, при этом диаметр кабель-буксира будет оставаться неизменным, так как диаметры световодов изменяться не будут. В случае же увеличения длины комбинированного кабель-буксира диаметр волоконного световода ВОЛС будет оставаться неизменным, а увеличение длины ТПЖ приведет к увеличению электрического сопротивления жил, что может быть устранено только увеличением их поперечного сечения, и в итоге будет приводить к увеличению диаметра кабель-буксира. В результате, замена ТПЖ на волоконный световод приводит к уменьшению диаметра кабель-буксира и обеспечению возможности постановки ГПБА на больших отдалениях от корабля носителя, с использованием лебедки спускоподъемного устройства (СПУ) меньших габаритов и массы, при этом общее энергопотребление ГАС при постановке ГПБА будет уменьшаться.Thus, a tow cable with a fiber optic fiber of the FOCL channel and a fiber optical fiber of the optical power transmission channel can have a substantially smaller diameter. An increase in the length of the cable tug will be accompanied by a minimum increase in optical loss in both fiber channels, while the diameter of the cable tug will remain unchanged, since the diameters of the optical fibers will not change. In the case of an increase in the length of the combined cable tug, the diameter of the fiber optic fiber optic fiber will remain unchanged, and an increase in the length of the fiber optic cable will lead to an increase in the electrical resistance of the cores, which can only be eliminated by increasing their cross section and, as a result, will increase the diameter of the cable tug. As a result, replacing the TPA with a fiber light guide leads to a decrease in the diameter of the cable tug and the possibility of staging the GPAA at large distances from the carrier’s vehicle, using the hoist of the hoisting device (SPU) of smaller dimensions and mass, while the total energy consumption of the GAS during the installation of the GPAA will decrease .

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой изображен надводный корабль с ГАС с ГПБА в момент постановки ГПБА в рабочее положение, и фиг.2 (а, б), показывающей схему ГАС с блоками формирования оптической мощности на НК, передачи ее по волоконному кабель-буксиру и обратного преобразования в электрическую мощность в ИАС ГПБА.The essence of the invention is illustrated in figure 1, which shows a surface ship with a HAS with GPBA at the time of putting the HPS in working position, and Fig. 2 (a, b), showing a diagram of a HAS with blocks of optical power generation on an ND, transmitting it via a fiber cable -tugs and reverse conversion into electrical power in IAS GPBA.

С помощью лебедки спускоподъемного устройства 8 (фиг.1), на барабан которой уложен волоконный кабель-буксир 1, осуществляется спуск ГПБА и ее буксировка на требуемом отдалении от надводного корабля. ГПБА включает в себя излучающую акустическую секцию 2 и приемную акустическую секцию 3. Корабельная аппаратура гидроакустической станции содержит вычислительный комплекс 4, бортовой оптический блок 5, бортовую часть ВОЛС 6 и электрический источник питающих напряжений 7.Using the winch of the launching device 8 (Fig. 1), on the drum of which the fiber cable tug 1 is laid, the GPBA is launched and towed at the required distance from the surface ship. GPAA includes a radiating acoustic section 2 and a receiving acoustic section 3. The shipboard equipment of the hydroacoustic station contains a computer complex 4, an on-board optical unit 5, an on-board part of the fiber optic link 6 and an electric power supply source 7.

Связующим элементом бортовой части (фиг. 2 а) и антенной части (фиг. 2 б) ГАС с ГПБА является волоконный кабель-буксир 1. Бортовая часть ГАС (фиг. 2а) включает в себя вычислительный комплекс 4, последовательно соединенный с бортовой частью ВОЛС 6, которая оптически соединена со связным световодом 13 волоконного кабель-буксира 1. Источник питания 7 обеспечивает подачу электрических напряжений на вычислительный комплекс 4, на бортовую часть ВОЛС 6 и на бортовой оптический блок 5, включающий в себя мощные лазеры непрерывного излучения 9 и волоконный сумматор 10. Выходной световод 11 сумматора оптически соединен со световодом 12, обеспечивающим передачу мощного оптического излучения и входящим в состав кабель-буксира 1. Пассивная акустическая секция 3 (фиг. 2.6), включающая в себя акустические приемники 22, блок аналого-цифрового преобразования 23, блок управления и уплотнения сигналов 24 и антенную часть ВОЛС 25, и излучающая акустическая секция 2, включающая в себя антенный оптический блок 14, накопитель электрической энергии 18, преобразователь питающих напряжений 19, генератор 20 и акустический излучатель 21, вместе образуют гибкую протяженную буксируемую антенну. Антенный оптический блок 14 содержит последовательно оптически соединенные световод 15, передающий мощное оптическое излучение, оптическую коллимирующую систему 16 и матрицу фотоприемных элементов 17. Антенный и бортовой оптические блоки 14 и 5 соединены между собой световодом 12, передающим мощное оптическое излучение и являющимся составной частью кабель-буксира 1.The connecting element of the airborne part (Fig. 2 a) and the antenna part (Fig. 2 b) of the GAS with GPA is a fiber tow cable 1. The airborne part of the GAS (Fig. 2a) includes a computer complex 4 connected in series with the onboard part of the fiber optic link 6, which is optically connected to the connected optical fiber 13 of the fiber cable tug 1. The power source 7 supplies electric voltages to the computer complex 4, to the on-board part of the fiber optic link 6 and to the on-board optical unit 5, which includes powerful continuous-wave lasers 9 and fiber Mathor 10. The output fiber 11 of the adder is optically connected to the fiber 12, which provides transmission of high-power optical radiation and is part of the cable tug 1. Passive acoustic section 3 (Fig. 2.6), which includes acoustic receivers 22, analog-to-digital conversion unit 23 , a control unit and signal compression 24 and the antenna part of the fiber optic link 25, and the radiating acoustic section 2, including the antenna optical unit 14, an electric energy storage device 18, a voltage converter 19, a generator 20 and an acoustic beam 21, together form a flexible long towed antenna. The antenna optical unit 14 contains a series of optically connected optical fiber 15 transmitting powerful optical radiation, an optical collimating system 16 and an array of photodetector elements 17. The antenna and on-board optical units 14 and 5 are interconnected by a optical fiber 12 transmitting powerful optical radiation and which is an integral part of the cable tugboat 1.

Практическое исполнение блоков, составляющих основу акустической приемной части ГАС с ГПБА (блоки 4, 7, 22, 23, 24), известно из практики гидроакустики, например [4].The practical implementation of the blocks that form the basis of the acoustic receiving part of a gas turbine with a GPAA (blocks 4, 7, 22, 23, 24) is known from the practice of hydroacoustic, for example [4].

Блоки 18, 19, 20, 21 акустической излучающей части приведены в [2].Blocks 18, 19, 20, 21 of the acoustic radiating part are given in [2].

Блоки ВОЛС 6, 13, 25 аналогичны блокам прототипа.FOCL blocks 6, 13, 25 are similar to the prototype blocks.

Достижение заявленного технического результата базируется на использовании следующих технических решений:Achieving the claimed technical result is based on the use of the following technical solutions:

- новых типов волоконных световодов 11,12, 15, обладающих высоким уровнем порога оптической прочности, малыми оптическими потерями в инфракрасном диапазоне длин волн, малым диаметром световедущей жилы, и благодаря этим свойствам входят в состав оптического кабель-буксира,- new types of optical fibers 11,12, 15 having a high level of optical strength threshold, low optical loss in the infrared wavelength range, small diameter of the light guide core, and due to these properties are included in the optical cable tug,

- малогабаритных модулей на основе мощных полупроводниковых лазеров 9, имеющих высокий коэффициент полезного действия при преобразовании электрической энергии в оптическую и эффективный ввод излучения в световод [6],- small-sized modules based on powerful semiconductor lasers 9 having a high efficiency when converting electrical energy into optical and efficient input of radiation into a fiber [6],

- волоконно-оптических компонентов, как то: волоконный сумматор 10, коллиматор оптического излучения 16, способных с малыми потерями осуществлять трансформацию световых потоков большой мощности [7],- fiber-optic components, such as: a fiber adder 10, an optical radiation collimator 16, capable of transforming high-power light fluxes with low losses [7],

- фотоприемных элементов 17 с высокой эффективностью фотоэлектрического преобразования оптической мощности в электрический ток [8].- photodetector elements 17 with high efficiency photoelectric conversion of optical power into electric current [8].

Работа представленной ГАС с ГПБА осуществляется следующим образом. От источника питания 7 (фиг. 2а) подается питание на вычислительный комплекс 4 и бортовую часть ВОЛС 6, в результате чего управляющие команды из вычислительного комплекса через бортовую часть ВОЛС 6 по световодам 13 линии связи в составе кабель-буксира 1 поступают в аппаратуру антенной части ВОЛС. Одновременно от источника 7 электрическое питание подается в бортовой оптический блок 5 для включения мощных лазеров 9, оптический выход которых сопряжен с волоконными световодами. Далее световоды лазеров объединяются с помощью волоконного сумматора 10 в общий световод 11. Излучение большой мощности по выходному световоду 11, оптически соединенному с волоконным световодом 12, также способным передавать оптическую мощность и входящим в состав кабель-буксира 1, попадает в антенный оптический блок 14, находящийся в хвостовой части ИАС ГПБА. В оптическом блоке световод 12 кабель-буксира оптически сопрягается со световодом 15 антенного оптического блока, который в свою очередь оптически связан с коллимирующей оптической системой 16. Мощное излучение после коллимирующей системы попадает на фотоприемную матрицу 17, где преобразуется в электрический ток, который обеспечивает зарядку накопителя электрической энергии 18. Далее, преобразователем питающих напряжений 19 обеспечивается подача питающих напряжений следующим потребителям: генератору 20, блоку аналого-цифрового преобразователя 23, блоку управления и уплотнения сигналов 24 и антенной части ВОЛС 25. При получении по ВОЛС команды на включение режима акустического излучения блоком 24 запускается генератор 20, обеспечивающий работу акустического излучателя 21 и посылку звукового импульса. Отраженный от объекта эхо-сигнал принимается акустическими приемниками 22, из электрического аналогового вида преобразуется в цифровой вид в блоке аналого-цифрового преобразования 23, мультиплексируется по времени в блоке управления и уплотнения сигналов 24, с помощью антенной части ВОЛС 24 преобразуется в оптический вид и по волоконному световоду 13 кабель-буксира 1 направляется на НК в бортовую часть ВОЛС 6, преобразуется в электрический вид и поступает в вычислительный комплекс 4, где и осуществляется обработка принятых акустических сигналов.The work presented by the CEO with GPBA is as follows. From the power source 7 (Fig. 2a), power is supplied to the computer complex 4 and the on-board part of the fiber optic link 6, as a result of which the control commands from the computer complex through the on-board part of the fiber-optic link 6 through the optical fibers 13 of the communication line as part of the cable tug 1 enter the equipment of the antenna part FOCL. At the same time, electric power is supplied from the source 7 to the on-board optical unit 5 to turn on powerful lasers 9, the optical output of which is coupled to fiber optical fibers. Next, the laser fibers are combined using a fiber adder 10 into a common fiber 11. High-power radiation from the output fiber 11, which is optically connected to the fiber fiber 12, also capable of transmitting optical power and included in the cable tug 1, enters the antenna optical unit 14, located in the rear of the IAS GPBA. In the optical unit, the optical fiber 12 of the cable tug is optically coupled to the optical fiber 15 of the antenna optical unit, which in turn is optically coupled to the collimating optical system 16. The high-power radiation after the collimating system is incident on the photodetector matrix 17, where it is converted into electric current, which charges the storage device electrical energy 18. Further, the supply voltage converter 19 provides the supply of supply voltage to the following consumers: the generator 20, the block of analog-to-digital conversion atelier 23, the control unit and signal compression 24 and the antenna part of the FOCL 25. Upon receipt of a command via the FOCL to activate the acoustic emission mode, the unit 24 starts the generator 20, which ensures the operation of the acoustic emitter 21 and the sending of a sound pulse. The echo signal reflected from the object is received by acoustic receivers 22, converted from digital analog form to digital form in analog-to-digital conversion unit 23, time-multiplexed in control and signal compression unit 24, using the antenna part of FOCL 24 is converted to optical form and the fiber optic fiber 13 of the cable tug 1 is sent to the SC in the onboard part of the fiber optic link 6, is converted into electrical form and enters the computer complex 4, where the received acoustic signals are processed fishing.

Технический результат подтверждается прямым макетированием. В качестве примера для доставки потребителям в ГПБА электрической мощности постоянного тока 100 Вт на расстояние 1 километр по электрическим ТПЖ в кабель-буксире используется 2 электрические жилы диаметром 0,6 мм каждая, в изоляции диаметром 3,5 мм при этом электрические потери составляют 3 дБ, то есть на входе кабеля должно быть 200 Вт электрической мощности.The technical result is confirmed by direct prototyping. As an example, to deliver to consumers in GPBA electric power of direct current of 100 W over a distance of 1 kilometer by electric conductors, in a cable tow 2 electric wires with a diameter of 0.6 mm each are used, in insulation with a diameter of 3.5 mm, the electrical losses are 3 dB That is, there must be 200 watts of electrical power at the input of the cable.

Эквивалентная электрическая мощность может быть доставлена в ГПБА, если использовать одиночный волоконный световод из заготовки типа SWU с диаметром световедущей жилы 0,125 мм и наружным диаметром 0,25 мм по защитному полимерному покрытию с потерями 1 дБ/км на длинах волн излучения в инфракрасном диапазоне. Если учесть основные составляющие потерь в оптическом тракте передачи оптической мощности, как-то: эффективность преобразования электрической мощности в оптическую у полупроводниковых лазерных модулей - 70% (потери 1,1 дБ), потери в световоде кабель-буксира - 1 дБ и коэффициент полезного действия матрицы фотоприемных элементов на преобразование мощности оптического излучения в электрическую - 80% (потери 1 дБ), то итоговая цифра потерь составит 3,1 дБ, что потребует применения четырех модулей на основе полупроводниковых лазеров оптической мощностью 50 Вт каждый. То есть для доставки одинаковой электрической мощности в ГПБА потребуется всего один световод диаметром 0,25 мм вместо двух проводников диаметром 3,5 мм каждый.Equivalent electric power can be delivered to GPBA if a single fiber optic fiber is used from a SWU preform with a diameter of the light guide core of 0.125 mm and an outer diameter of 0.25 mm in a protective polymer coating with losses of 1 dB / km at radiation wavelengths in the infrared range. If we take into account the main components of the losses in the optical transmission path of optical power, such as: the efficiency of converting electric power to optical for semiconductor laser modules - 70% (loss 1.1 dB), losses in the fiber optic cable tug - 1 dB and efficiency matrices of photodetector elements for converting optical radiation into electrical power - 80% (1 dB loss), the final loss figure will be 3.1 dB, which will require the use of four modules based on optical power semiconductor lasers 50 watts each. That is, to deliver the same electrical power to the GPBA, only one fiber with a diameter of 0.25 mm will be required instead of two conductors with a diameter of 3.5 mm each.

Таким образом, схема ГАС с ГПБА с преобразованием электрической энергии в оптическую и передача ее по волоконному световоду позволяет применять кабель-буксир меньшего диаметра. В состав кабель-буксира войдут всего два волоконных световода: один это волоконный световод линии связи ВОЛС с наружным диаметром световода 0,25 мм, и второй это волоконный световод для передачи оптической мощности с таким же наружным диаметром. Конструкция кабель-буксира будет с минимальным внутренним наполнением и, соответственно, с минимально возможным наружным диаметром, который определяется теперь только размерами силовых элементов конструкции кабеля, формирующими прочностные свойства кабель-буксира.Thus, the GAS circuit with GPBA with the conversion of electrical energy into optical energy and its transmission through a fiber waveguide allows the use of a smaller cable tow. The cable tug will include only two fiber optic fibers: one is a fiber optic fiber of a FOCL communication line with an outer diameter of 0.25 mm, and the second is a fiber optic cable for transmitting optical power with the same outer diameter. The design of the cable tug will be with minimal internal filling and, accordingly, with the smallest possible outer diameter, which is now determined only by the dimensions of the power elements of the cable structure, forming the strength properties of the cable tug.

В результате ГАС с ГПБА с бортовым и антенным оптическими блоками формирования и преобразования мощного оптического излучения и кабель-буксиром с волоконным световодом доставки оптической мощности позволяет существенно уменьшая диаметр кабель-буксира, увеличивать его длину, уменьшать габариты СПУ и энергопотребление при постановке и выборке ГПБА. Осуществлять постановку ГПБА на больших удалениях от НК, обеспечивая тем самым отстройку от собственных помех корабля и большую дальность обнаружения эхо-сигнала, тем самым успешно решая поставленную задачу.As a result, a GAS with a GPAA with on-board and antenna optical units for generating and converting high-power optical radiation and a cable tug with an optical fiber for delivering optical power can significantly reduce the diameter of the cable tug, increase its length, reduce the dimensions of the control system and power consumption during the design and selection of GPBA. To carry out the GPAA installation at large distances from the NK, thereby providing a detuning from the ship’s own interference and a large detection range of the echo signal, thereby successfully solving the problem.

Источники информацииInformation sources

1. М.Я.Андреев, С.Н.Охрименко, И.Л.Рубанов. Разработка гидроакустической станции с гибкой протяженной буксируемой антенной для освещения подводной обстановка/Датчики и Системы. 2008, №11, стр.29-31.1. M.Ya. Andreev, S.N.Okhrimenko, I.L. Rubanov. Development of a sonar station with a flexible long towed antenna to illuminate the underwater environment / Sensors and Systems. 2008, No. 11, pp. 29-31.

2. М.Я.Андреев, В.В.Клюшин, С.В.Козловский, И.Л.Рубанов, Б.Н.Боголюбов. Гидроакустическая станция для надводного корабля, патент на полезную модель №104330.2. M.Ya. Andreev, V.V. Klyushin, S.V. Kozlovsky, I.L. Rubanov, B.N. Bogolyubov. Hydroacoustic station for a surface ship, utility model patent No. 104330.

3. James A. Theriaulta, Frederick D. Cotarasb, D. Linas Siurnac. Towed integrated active-passive sonar using a horizontal projector array sound source: re-visiting a Canadian technology for littoral applications Proc. Undersea Defence Technology Conference, Europe, April 2007.3. James A. Theriaulta, Frederick D. Cotarasb, D. Linas Siurnac. Towed integrated active-passive sonar using a horizontal projector array sound source: re-visiting a Canadian technology for littoral applications Proc. Undersea Defense Technology Conference, Europe, April 2007.

4. А.П.Евтютов, А. Е. Колесников, Е.А.Корепин и др. Справочник по гидроакустике, 2-е изд. - Л.: Судостроение, 1988.4. A.P. Yevtyutov, A. E. Kolesnikov, E. A. Korepin and others. Reference on hydroacoustics, 2nd ed. - L .: Shipbuilding, 1988.

5. www. heraeusguarzglas.com. Heraeus Quarzglas GmbH & Co, KG Fiber.5. www. heraeusguarzglas.com. Heraeus Quarzglas GmbH & Co, KG Fiber.

6. www.ipgphotonics.com. IPG Photonics Corporation, USA High power laser module.6. www.ipgphotonics.com. IPG Photonics Corporation, USA High power laser module.

7. www. pulsarmicrowave.com/products/power_dividers/4-way_high_power.htm Pulsar Microwave Corporation, USA.7. www. pulsarmicrowave.com/products/power_dividers/4-way_high_power.htm Pulsar Microwave Corporation, USA.

8. www.ru-expo.ru. 8. www.ru-expo.ru.

Claims (1)

Гидроакустическая станция (ГАС) с гибкой протяженной буксируемой антенной (ГПБА) для надводного корабля, содержащая бортовую часть (БЧ) ГАС, включающую вычислительный комплекс, соединенный с бортовой частью волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), и источник питания, а также содержащая кабель-буксир, соединяющий БЧ ГАС с ГПБА и включающий волоконный световод ВОЛС, при этом ГПБА состоит из пассивной акустической секции (ПАС), расположенной в хвостовой части ГПБА и содержащей акустические приемники, электронные блоки предварительной обработки и ВОЛС ГПБА, и из излучающей акустической секции (ИАС), расположенной перед ПАС и содержащей последовательно соединенные накопитель электрической энергии, преобразователь питающих напряжений, генератор и акустический излучатель; причем преобразователь питающих напряжений соединен по питанию с электронными блоками ПАС, а волоконный световод ВОЛС кабель-буксира оптически соединен с одной стороны с волоконным световодом ВОЛС ГПБА, а с другой стороны - с волоконным световодом бортовой части ВОЛС, отличающаяся тем, что в БЧ ГАС введен бортовой оптический блок, содержащий мощные лазеры непрерывного излучения, электрические входы которых соединены с источником питания, и волоконный сумматор оптического излучения, входные волоконные световоды которого оптически соединены с выходными волоконными световодами мощных лазеров непрерывного излучения, в состав ИАС введен антенный оптический блок, содержащий оптически связанные между собой волоконный световод, оптическую коллимирующую систему и матрицу фотоприемных элементов, а электрический выход матрицы фотоприемных элементов подключен к входу электрического накопителя энергии, причем оптический блок выполнен в размер диаметра ГПБА, а в состав кабель-буксира введен дополнительный волоконный световод, который со стороны бортовой части ГАС оптически связан с выходным волоконным световодом сумматора, а со стороны ГПБА оптически связан с волоконным световодом оптического блока, при этом волоконные световоды бортового и антенного оптических блоков и дополнительный волоконный световод кабель-буксира выполнены способными передавать мощное оптическое излучение. A hydroacoustic station (HAS) with a flexible extended towed antenna (HBA) for a surface ship, containing the airborne part (warhead) of the GAS, including a computer complex connected to the airborne part of the fiber optic communication line (FOCL), and a power source, as well as a cable a tugboat connecting the HAS BS with GPBA and including the fiber optic fiber optic fiber optic cable, while the GPBA consists of a passive acoustic section (PAS) located in the rear part of the GPBA and containing acoustic receivers, electronic pre-processing units ki and GPBA fiber optic and emitting from the speaker section (IAS) situated in front of PAS and comprising serially connected electric energy accumulator, the converter supply voltage generator and an acoustic transducer; moreover, the supply voltage converter is connected by power to the PAS electronic units, and the fiber optic fiber optic cable of the towing cable is optically connected on one side to the fiber optic fiber optic link of the GPBA and, on the other hand, to the optical fiber optic cable of the onboard part of the fiber optic link, characterized in that an on-board optical unit containing powerful continuous-wave lasers, the electrical inputs of which are connected to a power source, and an optical fiber adder, the input optical fibers of which are optically connected are connected to the output optical fibers of high-power continuous-wave lasers, an antenna optical unit containing optically coupled optical fibers, an optical collimating system and an array of photodetector elements is included in the IAS, and the electrical output of the array of photodetector elements is connected to the input of an electric energy storage device, the optical unit made in the size of the GPBA diameter, and an additional fiber optic fiber was introduced into the cable tug, which is optically from the side of the GAS connected to the output fiber optic waveguide of the adder, and from the side of the GPAA is optically connected to the fiber optic fiber of the optical unit, while the fiber optical fibers of the onboard and antenna optical units and the additional fiber optical cable of the towing cable are made capable of transmitting powerful optical radiation.
RU2012113658/28A 2012-04-06 2012-04-06 Hydroacoustic station for surface ship RU2502085C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012113658/28A RU2502085C1 (en) 2012-04-06 2012-04-06 Hydroacoustic station for surface ship

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012113658/28A RU2502085C1 (en) 2012-04-06 2012-04-06 Hydroacoustic station for surface ship

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012113658A RU2012113658A (en) 2013-10-20
RU2502085C1 true RU2502085C1 (en) 2013-12-20

Family

ID=49356764

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012113658/28A RU2502085C1 (en) 2012-04-06 2012-04-06 Hydroacoustic station for surface ship

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2502085C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573713C1 (en) * 2015-01-12 2016-01-27 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Echo sounder antenna system for surface ship
RU2580397C1 (en) * 2015-03-03 2016-04-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Flexible extended hydroacoustic reception antenna
RU2776960C1 (en) * 2021-07-02 2022-07-29 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Hydroacoustic station of a submarine with a towed sonar array

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220537A (en) * 1992-08-13 1993-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Statistically calibrated transducer
RU2173865C1 (en) * 2000-05-29 2001-09-20 ГУП Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова Shipborne sonar
RU20394U1 (en) * 2001-03-11 2001-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" HYDROACOUSTIC STATION FOR SHIPBOARDS FOR SEARCHING AND SURVEILLING TORPEDES
EP1426787A2 (en) * 1997-10-01 2004-06-09 Input/Output, Inc. Internal devices for an underwater cable arrangement
RU102586U1 (en) * 2010-10-28 2011-03-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" FIBER OPTICAL COMMUNICATION LINE FOR AN ACTIVE PASSIVE HYDROACOUSTIC STATION WITH FLEXIBLE EXTENDED TOWABLE ANTENNA
RU104146U1 (en) * 2010-08-31 2011-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) TOWABLE PART OF A HYDROACOUSTIC STATION FOR A SHIPBOARD SHIP
RU104330U1 (en) * 2010-08-31 2011-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) HYDROACOUSTIC STATION FOR SHIPBOAT SHIP

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220537A (en) * 1992-08-13 1993-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Statistically calibrated transducer
EP1426787A2 (en) * 1997-10-01 2004-06-09 Input/Output, Inc. Internal devices for an underwater cable arrangement
RU2173865C1 (en) * 2000-05-29 2001-09-20 ГУП Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н. Крылова Shipborne sonar
RU20394U1 (en) * 2001-03-11 2001-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" HYDROACOUSTIC STATION FOR SHIPBOARDS FOR SEARCHING AND SURVEILLING TORPEDES
RU104146U1 (en) * 2010-08-31 2011-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) TOWABLE PART OF A HYDROACOUSTIC STATION FOR A SHIPBOARD SHIP
RU104330U1 (en) * 2010-08-31 2011-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) HYDROACOUSTIC STATION FOR SHIPBOAT SHIP
RU102586U1 (en) * 2010-10-28 2011-03-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" FIBER OPTICAL COMMUNICATION LINE FOR AN ACTIVE PASSIVE HYDROACOUSTIC STATION WITH FLEXIBLE EXTENDED TOWABLE ANTENNA

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2573713C1 (en) * 2015-01-12 2016-01-27 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Echo sounder antenna system for surface ship
RU2580397C1 (en) * 2015-03-03 2016-04-10 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Flexible extended hydroacoustic reception antenna
RU2776960C1 (en) * 2021-07-02 2022-07-29 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Hydroacoustic station of a submarine with a towed sonar array
RU2805135C1 (en) * 2023-03-27 2023-10-11 Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" Hydroacoustic complex for surface ships

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012113658A (en) 2013-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7941022B1 (en) Single fiber optical links for simultaneous data and power transmission
US4258363A (en) Phased array radar
CN109274434B (en) Light energy and light signal receiving and transmitting processing system based on single optical fiber integrated optical cable
CN107728130B (en) Multi-channel wide-amplitude synthetic aperture laser imaging radar transmitting and receiving system
RU2502085C1 (en) Hydroacoustic station for surface ship
US20080008476A1 (en) Optical transmitting/receiving apparatus and optical transmitting/receiving method
CN206020657U (en) A kind of R-T unit for scanning laser radar
CN112600619B (en) Unrepeatered transmission system and method for optical fiber hydrophone array
US9871598B2 (en) Power by-light architecture for optically remote analog-to-digital converters
CN109347558A (en) A kind of large-scale optical fiber hydrophone array light transmitter/receiver system
CN103138834A (en) Optical fiber transmission system
CN110646082A (en) Hybrid multiplexing low-loss hydrophone array
CN214173552U (en) Fiber grating hydrophone towing array monitoring system
RU2445733C2 (en) Submarine digital fibre-optic cable communication system
US9395502B2 (en) Apparatus and method for coupling optical signals between optical fibers and photo devices
CN112653518A (en) Unrepeatered transmission system and method for optical fiber hydrophone array
CN210119289U (en) Multi-defense-zone vibration detection device based on optical fiber dual-mode coupling
CN108833022B (en) Sea wave height self-adaptive underwater communication system with communication and ranging shared optical system
Lee et al. Experimental study of a power-over-fiber module and multimode optical fiber for a fishing camera system
RU102586U1 (en) FIBER OPTICAL COMMUNICATION LINE FOR AN ACTIVE PASSIVE HYDROACOUSTIC STATION WITH FLEXIBLE EXTENDED TOWABLE ANTENNA
CN100370290C (en) Superlong range light signalling transmission compensator
Sawa et al. Remote Control of Underwater Drone by Fiber-Coupled Underwater Optical Wireless Communication
CN108574534B (en) Radar antenna received signal preprocessing device and preprocessing method
JP7301788B2 (en) Optical repeater and optical submarine cable system
CN204536598U (en) The joints of optical fibre

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190407