СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДВОДНОГО ПЛАВСРЕДСТВА ОТ ОБНАРУЖЕНИЯ ГИДРОЛОКАТОРОМ Российский патент 2002 года по МПК G01S3/80 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для защиты подводных плавсредств от обнаружения гидролокатором.

Известен способ, аналогичного назначения, заключающийся в нанесении на обшивку плавсредства специального звукопоглащающего покрытия для снижения уровней первичного и вторичного гидроакустических полей плавсредства [1].

Известен способ защиты подводного плавсредства от обнаружения гидролокатором, заключающийся в формировании звукопоглащающего покрытия в пограничных слоях плавсредства и периодическом контроле параметров гидроакустических полей плавсредства с помощью гидрофонов, расположенных в местах доминирующих источников шумоизлучения, преимущественно в области ходовой части плавсредства [2]. Данное техническое решение принято за прототип.

В отличие от аналога в прототипе осуществляется постоянный контроль за состоянием ходовой части плавсредства с помощью гидрофонов, расположенных в районе его гребных винтов. Тем самым создается возможность точно определить, при каких скоростях на данной глубине погружения плавсредства возникает шум винтов, демаскирующий плавсредство из-за появления кавитации.

Недостатком прототипа является невозможность устранения и контроля низкочастотной составляющей шумоизлучения ходовой части плавсредства, в частности, в наиболее важном его кормовом направлении, а также невозможность снижения уровня вторичных полей плавсредства.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение данных недостатков прототипа, т.е. получение возможности снижения уровня первичных и вторичных полей плавсредства, включая низкочастотную составляющую его шумоизлучения, и обеспечение контроля низкочастотной составляющей шумоизлучения плавсредства в кормовом направлении.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе защиты подводного плавсредства от обнаружения гидролокатором, заключающемся в формировании звукопоглащающего покрытия в пограничных слоях плавсредства и периодическом контроле параметров гидроакустических полей плавсредства с помощью гидрофонов, расположенных в местах доминирующих источников шумоизлучения, преимущественно в области ходовой части плавсредства, звукопоглащающее покрытие формируют путем облучения пограничных с плавсредством слоев жидкости ультразвуковым излучением среднего ультразвукового диапазона, а периодический контроль параметров гидроакустических полей проводят путем выбрасывания за борт на кабель-тросе дополнительного высокочастотного гидрофона и буксировки его за плавсредством.

При этом облучение пограничных с плавсредством слоев жидкости проводят в режиме последовательности ультразвуковых импульсов с периодом их следования меньшим или равным периоду следования звуковых импульсов гидролокатора.

Амплитуду ультразвуковых импульсов задают из условия отсутствия кавитации в жидкости при заданных значениях гидроакустического давления, частоты ультразвука и длительности импульсов.

В качестве высокочастотного гидрофона используют гидрофон с остронаправленной характеристикой направленности, закрепленный на полой капсуле с расположенными внутри нее блоками предварительной обработки информации.

Измеренная с помощью высокочастотного гидрофона информация о параметрах гидроакустических полей плавсредства по кабель-тросу направляется на само плавсредство для окончательной обработки.

При этом при обработке измеренной с помощью высокочастотного гидрофона информации проводят демодуляцию ультразвукового сигнала, промодулированного гидроакустическими полями плавсредства.

Высокочастотный гидрофон выбрасывают за борт на кабель-тросе регулируемой длины через люк в корпусе плавсредства.

После контроля параметров гидроакустических полей в области ходовой части плавсредства с помощью высокочастотного гидрофона кабель-трос обрывают, а капсулу подвергают самоликвидации.

Существо способа заключается в том, что при взаимодействии двух звуковых волн, например ультразвукового излучения частоты f и шумоизлучения плавсредства частоты F, за счет нелинейных эффектов в воде возникают звуковые волны, образуя суммарную и разностные частоты f±F [3].

Как известно [4] коэффициент поглощения звука водой увеличивается с частотой по квадратичному закону. Что позволяет за счет облучения кормовой области плавсредства ультразвуком, сместить спектр шумоизлучения его ходовой части из инфразвуковой и звуковой областей в ультразвуковую, наиболее сильно поглащаемую водой. Таким образом, согласно изобретению формируется "шумоизлучающее покрытие".

Кроме того, для надежной защиты подводного объекта от обнаружения необходим периодический контроль параметров гидроакустических полей плавсредства, особенно в кормовом направлении. Однако с помощью обычных гидрофонов, расположенных на плавсредстве для этой цели, невозможно контролировать низкочастотную составляющую шумоходовой части в диапазоне от 1 до 10 Гц [4, стр. 350-356], поскольку длина звуковой волны в этом частотном диапазоне достигает полутора километров.

С помощью высокочастотного гидрофона, буксируемого за плавсредством, контроль низкочастотной составляющей шума ходовой части плавсредства делается возможным.

Кроме того, высокочастотный гидрофон попутно контролирует нежелательное возникновение кавитационных эффектов от облучения пограничных с плавсредством слоев жидкости ультразвуковым излучением.

Таким образом, единство изобретения соблюдено, поскольку признак, касающийся облучения пограничных с плавсредством слоев жидкости ультразвуковым излучением и признак, касающийся выбрасывания за борт на кабель-тросе высокочастотного гидрофона, объединены единым изобретательским замыслом в одно техническое решение.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема реализации способа защиты подводного плавсредства от обнаружения гидролокатором.

Для этого на плавсредстве 1 в его кормовой области устанавливают ультразвуковые излучатели 2, облучающие ходовую часть 3 плавсредства 1 ультразвуковым излучением среднего ультразвукового диапазона [5], лежащей в области (10⁵-10⁷ Гц).

На плавсредстве 1 имеется гидрофон 4, расположенный в кормовой области плавсредства, для контроля уровня шумоизлучения его ходовой части 3, т.е. для контроля параметров первичного гидроакустического поля плавсредства [6]. Этот же гидрофон служит для контроля уровней излучения поискового гидролокатора (на чертеже не показан) и для контроля параметров вторичных гидроакустических полей плавсредства 1 [6].

Для реализации способа внутри плавсредства 1 имеются такие средства выброса за борт на кабель-тросе 5 высокочастотного гидрофона 6, закрепленного на капсуле 7, внутри которой расположены блоки предварительной обработки сигналов. (Средство выброса гидрофона 6 и блоки предварительной обработки сигнала на чертеже не показаны).

Выброс капсулы 7 с гидрофоном 6 может производиться через люк в корпусе плавсредства 1 на кабель-тросе регулированной длины.

Внутри капсулы 7 монтируется взрывной заряд, приводимый в действие по кабель-тросу 5 с плавсредства 1. (На чертеже заряд не показан).

Способ реализуется следующим образом.

С помощью гидрофона 4 непрерывно контролируется уровень шума ходовой части 3 плавсредства 1.

Если в районе ходовой части в воде возникли кавитационные явления, демаскирующие плавсредство, то снижается скорость плавсредства или увеличивается глубина погружения (гидростатическое давление).

Кроме того, периодически с плавсредства 1 выбрасывается капсула 7 с высокочастотным гидрофоном 6 на кабель-тросе 5 и с помощью ультразвуковых излучателей 2 производится облучение пограничных с плавсредством слоев жидкости, преимущественно в области ходовой части плавсредства.

Это приводит к модуляции частоты f ультразвука низкочастотным шумом F плавсредства 1 за счет нелинейных эффектов. Модулированный сигнал после предварительного усиления в капсуле 7 передается по кабель-тросу 5 на плавсредство 1 для его демодуляции и окончательной обработки.

По измеренным таким образом параметрам первичного гидроакустического поля судят о степени уязвимости плавсредства для пассивных средств обнаружения.

Как уже отмечалось, именно низкие и сверхнизкие частоты шумовых полей демаскируют плавсредство на больших расстояниях.

На этих частотах контроль шума с плавсредства обычными средствами затруднен из-за непомерного увеличения размеров измерительного гидроакустического средства.

После осуществления необходимых замеров уровня шума плавсредства кабель-трос 5 обрывают, а капсулу 7 с гидрофоном 6 подвергают самоликвидации.

Если гидрофон 4 зафиксирует работу гидролокатора в активном режиме, то сразу же включаются ультразвуковые излучатели 2, позволяющие перевести несущую частоту гидролокатора f_г в средний ультразвуковой диапазон f±f_г, на котором сигнал гидролокатора поглотится близлежащими слоями жидкости.

Причем, если гидролокатор работает в импульсном режиме, то излучатели 2 также включают в режим работы последовательности ультразвуковых импульсов с периодом их следования меньшим или равным периоду следования звуковых импульсов гидролокатора.

При этом гидрофон 4 отслеживает моменты появления кавитации не только от работы ходовой части 3 плавсредства 1, но и от облучения жидкости ультразвуковыми импульсами чрезмерно большой амплитуды. При появлении кавитации увеличивают глубину погружения плавсредства или частоту ультразвука, или же уменьшают длительность ультразвуковых импульсов и их амплитуду [4].

Таким образом, облучение пограничных с плавсредством слоев жидкости ультразвуковым излучением используется в способе для создания, с одной стороны, "шумопоглащающего покрытия" плавсредства, а с другой стороны, - для получения возможности контроля уровня шумоизлучения плавсредства на низких и сверхнизких частотах, наиболее сильно демаскирующих плавсредство.

Причем оба технических результата получены при решении одной и той же задачи: защиты подводного плавсредства от его обнаружения гидролокатором, работающим в пассивном или активном режимах.

Источники информации
1. Патент 5420825, кл. 367-1 (Н 04 К 3/00), 1995.

2. И.И.Клюкин. Звук и море. Л.: Судостроение, 1984, с. 65-76 - прототип.

3. Б. К.Новиков и др. Нелинейная гидроакустика. Л.: Судостроение, 1981, с. 7-13.

4. Р.Дж. Урик. Основы гидроакустики. Л.: Судостроение, 1978, с. 124-128.

5. Ультразвук. Маленькая энциклопедия / Под ред. И.П.Галмина. М.: Советская энциклопедия, 1979, с. 9.

6. Терминологический словарь-справочник по гидроакустике / Под ред. А.Е. Колесникова. Л.: Судостроение, 1989.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для защиты подводных плавсредств от обнаружения гидролокатором. Сущность способа заключается в том, что с помощью ультразвукового излучения среднего ультразвукового диапазона проводят облучение пограничных с плавсредством слоев жидкости в местах расположения доминирующих источников шумоизлучения, преимущественно в области ходовой части плавсредства. Это позволяет перевести частотный диапазон первичных и вторичных гидроакустических полей плавсредства из инфразвуковой и звуковой областей в ультразвуковую область за счет нелинейного взаимодействия волн, а в области среднего ультразвукового диапазона волны сильно поглощаются близлежащими слоями воды. Кроме того, для контроля низкочастотной составляющей шума, распространяющегося в кормовом направлении плавсредства, из него на кабель-тросе выбрасывают капсулу с высокочастотным гидрофоном. После демодуляции ультразвукового сигнала на плавсредство направляется информация об уровне шума на низких частотах в наиболее возможном кормовом направлении плавсредства. Техническим результатом является возможность снижения уровня первичных и вторичных полей плавсредства и обеспечение контроля низкочастотной составляющей шумоизлучения плавсредства в кормовом направлении. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ защиты подводного плавсредства от обнаружения гидролокатором заключается в формировании звукопоглощающего покрытия в пограничных слоях плавсредства и периодическом контроле параметров гидроакустических полей плавсредства с помощью гидрофонов, расположенных в местах доминирующих источников шумоизлучения, преимущественно в области ходовой части плавсредства, отличающийся тем, что звукопоглощающее покрытие формируют путем облучения пограничных с плавсредством слоев жидкости ультразвуковым излучением среднего ультразвукового диапазона в режиме последовательных ультразвуковых импульсов с периодом их следования, меньшим или равным периоду следования звуковых импульсов гидролокатора, и с амплитудой, задаваемой из условия отсутствия кавитации в жидкости при заданных значениях гидростатического давления, частоте ультразвука и длительности импульсов, при этом периодический контроль параметров гидроакустических полей проводят путем выбрасывания за борт на кабель-тросе дополнительного высокочастотного гидрофона с остронаправленной на плавсредство характеристикой направленности, расположенного на полой капсуле. 2. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что измеренная с помощью высокочастотного гидрофона информация о параметрах гидроакустических полей плавсредства по кабель-тросу направляется на само плавсредство для обработки. 3. Способ по п. 1, или 4, или 5, отличающийся тем, что при обработке измеренной с помощью высокочастотного гидрофона информации проводят демодуляцию ультразвукового сигнала, промодулированного гидроакустическими полями плавсредства. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высокочастотный гидрофон выбрасывают за борт на кабель-тросе через люк в корпусе плавсредства. 5. Способ по п. 1 или 7, отличающийся тем, что высокочастотный гидрофон выбрасывают за борт плавсредства на кабель-тросе регулируемой длины. 6. Способ по п. 1 или 4, отличающийся тем, что после контроля параметров гидроакустических полей в области ходовой части плавсредства с помощью высокочастотного гидрофона кабель-трос обрывают, а капсулу подвергают самоликвидации.