ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПОЛИГОН Российский патент 1999 года по МПК G10K11/00 H04R29/00 B63B9/00 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения параметров первичных и вторичных гидроакустических полей плавсредства.

Известны гидроакустические полигоны [1, 2] для измерения параметров гидроакустических полей плавсредств, включающие водную акваторию, закрытую береговой чертой от морской волны и ветров, гидроакустическое рабочее средство измерений, а также вспомогательные плавсредства и оборудование. Любой из известных полигонов, например [2], может быть принят за прототип.

Недостатком прототипа является ограниченность его применения только случаем измерения параметров первичных полей плавсредства, т.е. параметров его собственного шумоизлучения.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является расширение функциональных возможностей полигона на случай измерения параметров вторичного поля плавсредства, т.е. параметров излучения, отраженного и рассеянного от плавсредства.

Данный технический результат достигается за счет того, что в известном гидроакустическом полигоне (ГП) для измерения параметров гидроакустических полей плавсредства, включающего водную акваторию, закрытую береговой чертой от морской волны и ветров, гидроакустическое рабочее средство измерений (РСИ), а также вспомогательные плавсредства и оборудование, дополнительно содержит широкополосную систему гидроакустических излучателей с характеристиками направленности, ориентированными на трассу следования обследуемого плавсредства и приемную часть РСИ.

Кроме того, РСИ может быть снабжено импульсными красными или инфракрасными лазерами, измерительные головки которых расположены вокруг его приемной части, при этом характеристики направленности лазеров параллельны характеристике направленности РСИ.

Приемная часть РСИ может быть прикреплена кабель-тросом к обследуемому плавсредству, а силовая, обрабатывающая и регистрирующая аппаратура расположена на обследуемом плавсредстве.

Широкополосная система гидроакустических излучателей включает в себя ультразвуковой, звуковой и инфразвуковой излучатели, а также импульсный излучатель.

ГП может включать в себя также импульсный источник электромагнитной энергии с характеристикой направленности, ориентированной вдоль трассы следования обследуемого плавсредства.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 представлена схема ГП с расположенным стационарно РСИ на дне водоема; на фиг.2 - схема ГП с буксируемым РСИ.

Гидроакустический полигон включает в себя водную акваторию 1 (фиг.1), закрытую береговой чертой 2 от морской волны и ветров, гидроакустическое рабочее средство 3 измерений (РСИ 3), расположенное или на дне 4 водоема 1 или на подводном носителе 5 (фиг.2), буксируемом обследуемым на полигоне плавсредством 6.

Силовая, обрабатывающая и регистрирующая аппаратура в первом случае (фиг. 1) расположена на береговой аппаратуре 7, соединенной кабелем 8 с РСИ 3, а во втором случае (фиг.2) на плавсредстве 6 или на той же береговой аппаратуре 7. Тогда информация с РСИ 3 передается на береговую аппаратуру 7 сначала по кабель-тросу 9, а затем по радиоканалу, для чего плавсредство 6 и береговая аппаратура 7 снабжены радиоприемными и радиопередающими устройствами с радиоантеннами 9, 10.

ГП содержит также широкополосную систему 11 гидроакустических излучателей, включающую в себя ультразвуковые, звуковые и инфразвуковые излучатели, а также импульсный излучатель (на чертеже не показаны). Силовая и управляющая аппаратура системы 11 гидроакустических излучателей входит в состав береговой аппаратуры 7. Электрическое соединение соответствующих блоков осуществляется по кабелю 12.

ГП может также включать в себя импульсный источник 13 электромагнитной энергии с характеристикой направленности, ориентированной вдоль трассы следования обследуемого плавсредства 6.

РСИ полигона также может быть снабжено импульсными красными, например на рубине, или инфракрасными, например на неодиме, лазерами 14, излучательные головки которых расположены вокруг его приемной части. При этом оптические оси лазеров ориентированы параллельно оси характеристики направленности РСИ.

Силовая и управляющая аппаратура излучателей 13 и лазеров 14 может быть расположена на береговой аппаратуре 15, снабженной радиопередающим устройством с радиоантенной 16, электрические соединения соответствующих блоков осуществляются по кабелям 17, 18.

Кроме того, ГП включает в себя вспомогательные плавсредства и оборудование, такие как гидроакустические и световые маяки, системы измерения дистанций и т.п. (на чертеже не показаны).

ГП для измерения параметров гидроакустических полей работает следующим образом.

Обследуемое плавсредство 6 направляют на различных режимах мимо РСИ 3 (фиг. 1). При достижении плавсредством 6 траверзного расстояния до РСИ 3, равного обычно 50 м, с помощью РСИ 3 проводят измерение параметров шумности плавсредства, используя его кривую прохода [3].

Во втором варианте (фиг.2) параметры шумности плавсредства 6 измеряют, используя временные характеристики принимаемого РСИ 3 акустического сигнала.

Для измерения параметров вторичного гидроакустического поля с помощью гидроакустических излучателей 11 одновременно облучают плавсредство 6 и РСИ 3 последовательно на различных частотах и принимают РСИ 3 излучение, рассеянное плавсредством 6. Для выделения полезного сигнала используют временную фильтрацию акустических импульсов. Для этой цели также возможна модуляция излучения гидроакустических излучателей 11.

Затем с помощью импульсного излучателя, например, электроискрового типа направляют на плавсредство 6 акустический сигнал "ударного" типа, с помощью которого плавсредство 6 начинает "звенеть" на собственных частотах, принимаемых РСИ 3. Собственные частоты плавсредства целесообразно определять как на ходу, так и при останове плавсредства.

С помощью импульсного источника 13 электромагнитного излучения производят облучение и нагрев корпуса плавсредства 6. При этом последнее будет излучать вторичные гидроакустические волны, принимаемые РСИ 3.

Все полученные РСИ 3 сигналы подвергаются обработке и регистрации в блоках береговой аппаратуры 7. Для синхронизации проводимых измерений и передачи информации используется радиоканал и подводные кабели связи.

Если измеряемые гидроакустические сигналы слабы, то для их приема используют искусственно создаваемый с помощью импульсных лазеров 14 звукопроводный канал 19.

При облучении водной среды лазерным излучением красного или инфракрасного диапазона, например на длинах волн рубинового или неодимового лазеров, лазерное излучение частично поглощается жидкостью, нагревая ее и создавая в воде нагретый цилиндр с холодной сердцевиной, вдоль которой, практически не ослабляясь, могут распространяться гидроакустические сигналы от плавсредства 6 к РСИ 3.

Звукопроводный канал 19 одновременно "защищает" полезный сигнал и от различных гидроакустических помех.

Таким образом, использование гидроакустического полигона позволяет значительно расширить функциональные возможности прототипа за счет измерения помимо параметров первичных полей, также и параметров вторичных полей плавсредства.

Источники информации
1. P. Дж. Урик. Основы гидроакустики. -Л.: Судостроение, 1978, с. 344-347.

2. Быховский Г. Е. , Покровский В.А. Гидроакустические измерения. -Л.: Судостроение, 1971, с. 98-101 - прототип.

3. Евтютов А.П., Колесников Л.Е. и др. Справочник по гидроакустике. -Л.: Судостроение, с. 222-224.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения параметров первичных и вторичных полей плавсредства. Сущность: водная акватория, закрытая береговой чертой от морской волны и ветров, снабжена гидроакустическим рабочим средством измерений и широкополосной системой гидроакустических излучателей, включающей импульсный излучатель. Гидроакустический полигон включает в себя импульсные красные и (или) инфракрасные лазеры, излучательные головки которых расположены вокруг приемной части рабочего средства измерений, и импульсный источник электромагнитной энергии. Такое выполнение полигона позволяет определить не только параметры шумности плавсредства, но и параметры полей, отраженных и рассеянных от плавсредства, а также "собственных" частот последнего. С помощью лазеров в гидроакустическом полигоне вокруг рабочего средства измерений формируется звукопроводный канал, позволяющий принимать самые слабые гидроакустические сигналы, излучаемые и переизлучаемые плавсредством. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Гидроакустический полигон для измерения параметров гидроакустических полей плавсредства, включающий водную акваторию, закрытую береговой чертой от морской волны и ветров, гидроакустическое рабочее средство измерений, а также вспомогательные плавсредства и оборудование, отличающийся тем, что дополнительно содержит широкополосную систему гидроакустических излучателей с характеристиками направленности, ориентированными на трассу следования обследуемого плавсредства и приемную часть рабочего средства измерений. 2. Полигон по п.1, отличающийся тем, что гидроакустическое рабочее средство измерений снабжено импульсными красными или инфракрасными лазерами, излучательные головки которых расположены вокруг его приемной части, при этом характеристики направленности лазеров параллельны характеристике направленности рабочего средства измерений. 3. Полигон по п.1 или 2, отличающийся тем, что приемная часть рабочего средства измерений прикреплена кабель-тросом к обследуемому плавсредству, а силовая, обрабатывающая и регистрирующая аппаратура расположена на плавсредстве. 4. Полигон по п.1, или 2, или 3, отличающийся тем, что широкополосная система гидроакустических излучателей включает в себя ультразвуковой, звуковой и инфразвуковой излучатели. 5. Полигон по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что широкополосная система гидроакустических излучателей включает в себя импульсный излучатель. 6. Полигон по п. 1, или 2, или 3, или 4, или 5, отличающийся тем, что включает в себя импульсный источник электромагнитной энергии с характеристикой направленности, ориентированной вдоль трассы следования обследуемого плавсредства.