RU2791851C1 - Listening submarine sonar - Google Patents
Listening submarine sonar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2791851C1 RU2791851C1 RU2022114226A RU2022114226A RU2791851C1 RU 2791851 C1 RU2791851 C1 RU 2791851C1 RU 2022114226 A RU2022114226 A RU 2022114226A RU 2022114226 A RU2022114226 A RU 2022114226A RU 2791851 C1 RU2791851 C1 RU 2791851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- submarine
- lpba
- har
- leoa
- hull
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к способам и устройствам обнаружения морских целей по их шумоизлучению в низком звуковом и инфразвуковом диапазонах частот.The invention relates to the field of hydroacoustics, and in particular to methods and devices for detecting marine targets by their noise emission in the low sound and infrasound frequency ranges.
Одним из условий обеспечения боевой устойчивости подводной лодки (ПЛ) является своевременное обнаружение и классификация торпед и противолодочных вертолётов и самолетов (далее воздушных целей) во всем круговом секторе курсовых углов и углов места. Поскольку характерные классификационные признаки торпед и воздушных целей находятся в области низких звуковых и инфразвуковых частот (ниже 500 Гц), на подводных лодках для решения этой задачи используется шумопеленгаторная станция (ШПС) с гибкой протяженной буксируемой антенной (ГПБА) [1]. На фиг.1 изображена кормовая оконечность ПЛ с выпущенной ГПБА.One of the conditions for ensuring the combat stability of a submarine (sub) is the timely detection and classification of torpedoes and anti-submarine helicopters and aircraft (hereinafter referred to as air targets) in the entire circular sector of course and elevation angles. Since the characteristic classification features of torpedoes and air targets are in the region of low sonic and infrasonic frequencies (below 500 Hz), submarines use a noise direction finding station (SHPS) with a flexible extended towed antenna (GPBA) to solve this problem [1]. Figure 1 shows the aft end of the submarine with the released GPBA.
Кроме решения задачи обнаружения целей в низком звуковом диапазоне частот, ШПС с ГПБА обеспечивают обзор пространства в кормовых курсовых углах, затененных для ШПС с корабельными носовыми гидроакустическими антеннами.In addition to solving the problem of detecting targets in the low sound frequency range, NLS with GPBA provide an overview of the space in the aft heading angles, shaded for NLS with shipborne bow sonar antennas.
Однако ШПС с ГПБА имеет ряд отдельных недостатков, влияющих на эффективность ее использования.However, SPS with GPBA has a number of individual disadvantages that affect the effectiveness of its use.
В качестве прототипа выбрана ШПС, описанная в патенте на полезную модель [2]. Для устранения недостатков а также для пассивного определения дистанции до цели триангуляционным методом в низком звуковом диапазоне частот в данной полезной модели предложено дополнительно к ГПБА вдоль обоих бортов ПЛ устанавливать линейные протяженные антенны (в дальнейшем будем называть их линейными протяженными бортовыми антеннами или сокращённо ЛПБА). Схематично ЛПБА правого борта показана на фиг.2.The NPS described in the utility model patent [2] was chosen as a prototype. To eliminate the shortcomings and also to passively determine the distance to the target by the triangulation method in the low sound frequency range, in this utility model, it is proposed, in addition to the GPBA, to install linear extended antennas along both sides of the submarine (hereinafter we will call them linear extended onboard antennas or abbreviated LPBA). Schematically LPBA starboard shown in Fig.2.
На фиг.3 приведена блок-схема устройства-прототипа. Она включает:Figure 3 shows a block diagram of the prototype device. It includes:
- две ЛПБА 2, устанавливаемые вдоль правого и левого бортов ПЛ соответственно;- two LPBA 2, installed along the right and left sides of the submarine, respectively;
- два блока 3 передачи сигналов в прочный корпус ПЛ, подключённых к выходам ЛПБА 2 правого и левого бортов;- two blocks 3 for transmitting signals to the solid hull of the submarine, connected to the outputs of the LPBA 2 of the right and left sides;
- два блока 4 обработки сигналов, подключённых к блокам 3 передачи сигналов в прочный корпус ПЛ правого и левого бортов;- two blocks 4 of signal processing connected to blocks 3 of signal transmission to the strong hull of the right and left sides of the submarine;
- устройство 5 отображения результатов обработки cигналов и управления ШПС, подключённое к выходам блоков 4 обработки сигналов правого и левого бортов ПЛ.-
Работа заявляемой в [2] ШПС выглядит следующим образом. ЛПБА 2 правого и левого бортов принимают гидроакустические сигналы в низком звуковом и инфразвуковом диапазонах частот и через блоки передачи сигналов в прочный корпус 3 передают их на вход блока 4 обработки сигналов, где путём формирования характеристик направленности антенны формируется распределение по пеленгам энергии сигналов, принятых антеннами правого и левого бортов. Сформированные распределения для правого и левого бортов совместно отображаются на индикаторе устройства 5 отображения результатов обработки сигналов и управления ШПС. Оператор ШПС, визуально анализируя распределения по пеленгам энергии сигналов, принятых ЛПБА правого и левого бортов, осуществляет обнаружение целей и определение их пеленгов.The work of the NPS claimed in [2] is as follows. LPBA 2 of the right and left sides receive hydroacoustic signals in the low sound and infrasonic frequency ranges and through the signal transmission units into the robust housing 3 transmit them to the input of the signal processing unit 4, where, by forming the antenna directivity characteristics, the distribution of the energy of the signals received by the antennas of the right and left sides. The generated distributions for the starboard and port sides are jointly displayed on the indicator of the
В силу крепления ЛПБА к корпусу ПЛ их форма не меняется при маневрировании ПЛ, что обеспечивает постоянную эффективную работу ШПС. Наличие ЛПБА не накладывает ограничений на скорость ПЛ. Экранирование ЛПБА корпусом ПЛ ограничивает сектор обзора каждой ЛПБА в горизонтальной плоскости и тем самым обеспечивает однозначное определение пеленга обнаруженной цели.Due to the attachment of the LPBA to the hull of the submarine, their shape does not change when the submarine is maneuvering, which ensures the constant efficient operation of the SHPS. The presence of LPBA does not impose restrictions on the speed of the submarine. The shielding of the LPBA by the hull of the submarine limits the field of view of each LPBA in the horizontal plane and thus provides an unambiguous determination of the bearing of the detected target.
Необходимо отметить, что конструкция ЛПБА ни в работе [2], ни в других доступных источниках не описана. Вместе с тем, установка вдоль бортов ПЛ предъявляет к ЛПБА ряд специфических требований. В частности:It should be noted that the design of the LPBA is not described in [2] or in other available sources. At the same time, the installation along the sides of the submarine imposes a number of specific requirements on the LPBA. In particular:
- ЛПБА должна иметь высокую виброустойчивость по отношению к вибрациям корпуса ПЛ, передающимся на ЛПБА через элементы её крепления к борту ПЛ;- LPBA must have high vibration resistance in relation to the vibrations of the submarine hull, transmitted to the LPBA through the elements of its fastening to the side of the submarine;
- для одновременного освещения всей полусферы, ограниченной корпусом ПЛ, гидроакустические приёмники (ГАП), входящие в состав ЛПБА, должны иметь сферическую характеристику направленности (ХН), становящуюся полусферической при установке ГАП на борт ПЛ вследствие экранировки бортом ПЛ;- for simultaneous illumination of the entire hemisphere bounded by the submarine hull, hydroacoustic receivers (HAR), which are part of the LPBA, must have a spherical directivity characteristic (HN), which becomes hemispherical when the HAR is installed on board the submarine due to shielding by the submarine;
- ЛПБА должна быть накрыта обтекателем, обладающим высокой звукопрозрачностью и достаточной механической прочностью;- LPBA should be covered with a fairing with high sound transparency and sufficient mechanical strength;
- должны быть приняты меры, исключающие электрические и электромагнитные наводки на кабель, соединяющий ЛПБА с блоком обработки сигналов, располагающимся в прочном корпусе ПЛ.- measures must be taken to exclude electrical and electromagnetic pickups on the cable connecting the LPBA with the signal processing unit, located in the solid housing of the submarine.
Решаемая техническая проблема - повышение эксплуатационных характеристик шумопеленгаторной станции с ЛПБА для подводного аппарата, предназначенной для обнаружения целей в низком звуковом и инфразвуковом диапазонах частот.The technical problem to be solved is to increase the operational characteristics of a noise direction finding station with a LPBA for an underwater vehicle designed to detect targets in the low sound and infrasonic frequency ranges.
Технический результат - обеспечение работоспособности ЛПБА при воздействии корабельных шумов, вибраций и наводок.EFFECT: ensuring the LPBA operability under the influence of shipborne noise, vibrations and pickups.
Конструкция заявляемого устройства проиллюстрирована на фиг. 4-7.The design of the proposed device is illustrated in Fig. 4-7.
Краткое описание чертежей:Brief description of drawings:
1 - ГПБА;1 - GPBA;
2 - ЛПБА;2 - LPBA;
3 - блок передачи сигналов в прочный корпус;3 - signal transmission unit in a robust housing;
4 - блок обработки сигналов;4 - signal processing unit;
5 - устройство отображения результатов обработки сигналов и управления ШПС;5 - a device for displaying the results of signal processing and control of the NPS;
6 - виброизолирующий слой;6 - vibration isolation layer;
7 - герметичная камера с полимерным заполнителем "Гелур";7 - hermetic chamber with polymer filler "Gelur";
8 - гидроакустический приёмник (ГАП);8 - hydroacoustic receiver (HAP);
9 - резиновый обтекатель (далее - обтекатель);9 - rubber fairing (hereinafter referred to as the fairing);
10 - гидроакустическое покрытие ПЛ;10 - hydroacoustic coating submarine;
11 - пьезокерамические преобразователи;11 - piezoceramic transducers;
12 - фланцы ГАП;12 - HAP flanges;
13 - крепежная подложка для пьезокерамических преобразователей.13 - mounting substrate for piezoceramic transducers.
14 - корпусная часть ЛПБА;14 - body part of the LPBA;
15 - опора крепления;15 - mounting support;
16 - направляющая;16 - guide;
17 - кабель с электрическими и оптическими жилами;17 - cable with electrical and optical cores;
18 - бонка;18 - bonk;
19 - блок предварительной обработки сигналов.19 - signal pre-processing block.
ЛПБА (фиг.4 и 7) состоит из приёмной части, соединённой при помощи бонок 18 с бортом ПЛ через виброизолирующий слой 6 и резиновый обтекатель 9.LPBA (figures 4 and 7) consists of a receiving part, connected by means of
В состав приёмной части ЛПБА каждого борта ПЛ входят (фиг.7) гидроакустические приемники 8 (конструкция одного ГАП показана на фиг.5), с использованием проложенного вдоль борта ПЛ кабеля с электрическими и оптическими жилами 17, подключенные к блоку предварительной обработки сигналов 19, которые, в свою очередь, подключены к устройству передачи сигналов в прочный корпус 4.The composition of the receiving part of the LPBA of each side of the submarine includes (Fig.7) hydroacoustic receivers 8 (the design of one HAP is shown in Fig.5), using a cable laid along the side of the submarine with electrical and
ГАП 8 (фиг.5) представляет собой помещённый в герметичную камеру с полимерным заполнителем "Гелур" 7 конструкцию из двух пьезокерамических преобразователей 11, соединённых таким образом, что их оси взаимно перпендикулярны.HAP 8 (Fig.5) is placed in a sealed chamber with a polymer filler "Gelur" 7 construction of two
Блок предварительной обработки сигналов 19 является радиоэлектронным устройством, осуществляющим усиление, частотную фильтрацию и аналого-цифровое преобразование сигналов, поступающих с выхода ГАП 8.Signal pre-processing
Указанный технический результат достигается следующими техническими решениями.The specified technical result is achieved by the following technical solutions.
1) Для обеспечения сферической характеристики направленности каждый ГАП 8, входящий в состав ЛПБА 2, представляет собой конструкцию из двух пьезокерамических преобразователей 11, соединённых таким образом, что их оси взаимно перпендикулярны (фиг.5). В результате этого ГАП 8 становятся ненаправленными (всенаправленными) в обеих плоскостях. В качестве иллюстрации на фиг.6 приведены измеренные в гидроакустическом бассейне характеристики направленности ГАП в горизонтальной и вертикальной плоскостях на частоте 3,15×f0 (где f0 - некоторая частота приведения), которые подтверждают всенаправленность ГАП.1) To ensure a spherical directivity characteristic, each
2) Для придания ГАП высокой виброустойчивости по отношению к вибрациям корпуса ПЛ:2) To give the HAP high vibration resistance in relation to the vibrations of the hull of the submarine:
- ЛПБА 2 крепятся к корпусу ПЛ через виброизолирующий слой 6 (фиг.4 и 7);- LPBA 2 are attached to the body of the submarine through the anti-vibration layer 6 (figure 4 and 7);
- ГАП 8 помещён в герметичную камеру с полимерным заполнителем 7 (фиг.4 и 7).-
3) В качестве обтекателя 9, обладающего высокой звукопрозрачностью и одновременно механической прочностью, применена резина марки 51-2708 толщиной порядка 50 мм с прочностью 136 кг/см2 (фиг.4 и 7).3) As a
4) Для предотвращения искажений сигналов, принимаемых ГАП 8, вследствие электромагнитных наводок на кабель 17, соединяющий ГАП 8 с устройством обработки сигналов 4, расположенном в прочном корпусе ПЛ, блоки предварительной обработки сигналов 19 встроены в ЛПБА и располагаются в непосредственной близости от ГАП 8 (фиг.4 и 7). Предотвращение искажения сигналов, принимаемых ГАП 8, достигается за счёт их усиления и преобразования в цифровую форму, которая, как известно, не подвержена наводкам, особенно при применении помехоустойчивого кодирования.4) To prevent distortion of the signals received by
Таким образом, заявленный технический результат - обеспечение работоспособности ЛПБА при воздействии корабельных шумов, вибраций и наводок - можно считать достигнутым.Thus, the claimed technical result - ensuring the LPBA operability under the influence of ship noise, vibrations and pickups - can be considered achieved.
Реализуемость заявляемого изобретения подтверждена созданием макета ЛПБА и его испытаниями.The feasibility of the claimed invention is confirmed by the creation of the LPBA model and its testing.
Источники информации:Information sources:
1. Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. Состояние и актуальные проблемы // СПб.: Наука, 2004.1. Koryakin Yu.A., Smirnov S.A., Yakovlev G.V. Ship hydroacoustic equipment. Status and current problems // St. Petersburg: Nauka, 2004.
2. Патент РФ №122494.2. RF patent No. 122494.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2791851C1 true RU2791851C1 (en) | 2023-03-13 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5099461A (en) * | 1989-02-14 | 1992-03-24 | Fitzgerald James W | Underwater electroacoustic transducers |
RU20388U1 (en) * | 2001-03-11 | 2001-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX |
RU122494U1 (en) * | 2012-07-05 | 2012-11-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX |
RU161194U1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-04-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX |
DE102016104399A1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | Atlas Elektronik Gmbh | SOUND TRANSDUCERS FOR SENDING AND / OR RECEIVING UNDERWATER SOUND SIGNALS, UNDERWATER ANTENNA, SONAR AND WATER VEHICLE |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5099461A (en) * | 1989-02-14 | 1992-03-24 | Fitzgerald James W | Underwater electroacoustic transducers |
RU20388U1 (en) * | 2001-03-11 | 2001-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX |
RU122494U1 (en) * | 2012-07-05 | 2012-11-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX |
RU161194U1 (en) * | 2015-07-20 | 2016-04-10 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX |
DE102016104399A1 (en) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | Atlas Elektronik Gmbh | SOUND TRANSDUCERS FOR SENDING AND / OR RECEIVING UNDERWATER SOUND SIGNALS, UNDERWATER ANTENNA, SONAR AND WATER VEHICLE |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Александров В.А. и др. Передающие устройства в гидроакустике. Труды учебных заведений связи. С.-Петербургский гос. ун-т телекоммуникаций, СПб, 2000, N166, стр.138-150. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10768299B2 (en) | Vessel-towed multiple sensor systems and related methods | |
US4305141A (en) | Low-frequency directional sonar systems | |
US4641290A (en) | Low frequency portable lightweight sonar systems and their method of deployment for greatly increasing the efficiency of submarine surveillance over large areas | |
US6683819B1 (en) | Sonar array system | |
KR101281630B1 (en) | Apparatus for dectecting underwater target and method thereof | |
US7924654B1 (en) | System for beamforming acoustic buoy fields | |
US8737172B2 (en) | Hull mounted linear sonar array | |
RU2791851C1 (en) | Listening submarine sonar | |
US5027333A (en) | Acoustic locator for elements of a flexible sonar array | |
RU2733085C1 (en) | Method of communication of underwater vehicle with aircraft | |
Barbagelata et al. | Thirty years of towed arrays at NURC | |
RU2555192C1 (en) | Method of underwater situation coverage | |
CN113608168B (en) | Real-time self-calibration system and method for position of underwater sound receiver for water surface movable platform | |
RU2661066C1 (en) | Submarine hydro acoustic system anti-torpedo protection system | |
US7209408B1 (en) | Distributed, soft-bodied, towable, active acoustic system | |
RU2576352C2 (en) | Towed device for measurement of acoustic characteristics of sea ground | |
RU2680673C1 (en) | Hydroacoustic station for detecting small-dimensional objects | |
AU2020393299A1 (en) | Method for monitoring a maritime area | |
CN108001627B (en) | Passive acoustic mooring system and submarine observation system | |
CN112114299A (en) | Single-towed linear array sonar port and starboard target rapid resolution system and method | |
RU154368U1 (en) | HYDROACOUSTIC STATION | |
RU2210087C1 (en) | Method of location of flying vehicle above water area from submarine ship | |
US20220397655A1 (en) | Sonar device | |
RU210190U1 (en) | Towed part of the active-passive hydroacoustic station | |
RU2735630C1 (en) | Submarine hydro-acoustic complex noise direction-finding system |