Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для снижения первичных и вторичных гидроакустических полей различных подводных конструкций, а также надводных и подводных плавсредств.
Известны способы того же назначения, в которых для снижения интенсивности гидроакустических полей плавсредства используют различные звукопоглощающие покрытия [1].
За прототип принят способ снижения интенсивности гидроакустических полей, заключающийся в создании вокруг корпуса плавсредства звукопоглощающего покрытия из стеклопластика [2].
Недостатком прототипа является увеличение веса плавсредства и отсутствие контроля интенсивности гидроакустических полей плавсредства.
Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, будет создание "бестелесного" звукопоглощающего покрытия и "бестелесного" способа контроля интенсивности гидроакустических полей плавсредства.
Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе снижения интенсивности гидроакустических полей плавсредства, заключающемся в создании вокруг корпуса плавсредства звукопоглощающего покрытия, звукопоглощающее покрытие вокруг корпуса плавсредства создают путем облучения пограничных слоев жидкости ультразвуковым излучением в области средних ультразвуковых частот преимущественно в частотном диапазоне 1-10 МГц, с помощью ультразвуковых излучателей, размещенных на наружной поверхности корпуса плавсредства.
В частном случае облучение пограничных слоев жидкости плавсредства проводят с помощью резонансных или широкополосных ультразвуковых излучателей в различных частотных диапазонах.
При этом характеристики направленности ультразвуковых излучателей могут быть ориентированы ортогонально или параллельно поверхности корпуса плавсредства.
В последнем случае напротив излучателей могут быть дополнительно установлены гидроакустические приемники, выходы которых подключены через последовательно соединенные усилители и полосовые фильтры к регистраторам.
Изобретение поясняется чертежом, на фиг.1, 2, 3 которого представлено плавсредство в различных своих проекциях и средства снижения интенсивности его гидроакустических полей.
Для реализации способа в пограничных слоях плавсредства 1 на его наружной поверхности корпуса устанавливают ультразвуковые излучатели 2, характеристики направленности 3 которых ориентированы ортогонально поверхности корпуса плавсредства 1 (фиг.1, 2) или параллельно ей (фиг.3).
В последнем случае напротив излучателей 2 (фиг.3) устанавливают гидроакустические приемники 4 (обычные гидрофоны). Причем пространственная ориентация осей характеристик направленностей получаемых пар излучателей и приемников совпадает.
Количество излучателей 2 на поверхности корпуса плавсредства 1 задается исходя из того, чтобы характеристики направленности излучателей 2 перекрывались между собой и чтобы при этом ультразвуковое поле от излучателей 2 полностью перекрывало корпус плавсредства 1, как бы образуя сплошное звукопоглощающее "покрытие".
При этом ориентация характеристик направленности излучателей 2 по отношению к поверхности корпуса плавсредства 1 может быть различной, например, ортогональной (фиг.1, 2) или параллельной (фиг.3) или любой другой.
Частота излучения fуз может простираться от сотен кГц до сотен МГц, но учитывая, что fуз должна одновременно значительно превосходить спектральный диапазон F первичного излучения, F=(0,01-10) кГц, а также частоту fз вторичного излучения, fз=(50-150) кГц, наиболее оптимальным спектральным диапазоном ультразвукового излучения следует считать диапазон 1-10 МГц в области средних ультразвуковых волн [3].
(Верхнее значение fуз ограничивается из-за значительного поглощения ультразвука на высоких частотах).
Излучатели 2 на плавсредстве 1 могут быть резонансного типа, т.е. излучать в каком-то узком спектральном диапазоне, а могут быть и перестраиваемыми по частоте в зависимости от конкретной решаемой задачи (снизить шумоизлучение какого-то отсека или всего плавсредства 1 или снизить интенсивность только вторичного гидроакустического поля и т.д.).
Для контроля интенсивности шумоизлучения плавсредства и его вторичного гидроакустического поля напротив ультразвуковых излучателей 2 устанавливают приемники ультразвукового излучения, подключенные своими выходами через последовательно соединенные усилители и полосовые фильтры к регистраторам (электронные блоки на чертеже не показаны).
Способ понижения интенсивности гидроакустических полей плавсредства основан на нелинейном взаимодействии звуковых волн при их распространении в воде. В тех случаях, когда звуковые волны различных частот например, fуз и F (или fз), распространяются в воде на участке определенной протяженности l, они взаимодействуют друг с другом, образуя суммарную и разностную частоты fуз+F и fуз-F [4, с. 7-13].
Если fуз выбрать достаточно высокой по сравнению с частотой F шумоизлучения плавсредства или по сравнению с частотой fз зондирующего излучение поискового гидролокатора и достаточно интенсивной, то частоты первичного и вторичного гидроакустических полей плавсредства сместятся в область высоких частот: fуз+F и fуз-F; fуз+fз; fуз-fз, на которых наблюдается значительное поглощение излучения водой [1, с. 126, отс. 5.2].
Так, в диапазоне частот 1-10 МГц коэффициент поглощения звука водой α= (300-20000) дБ/км; в диапазоне 50-150 кГц α=(10-80) дБ/км, в диапазоне 0,01-10 кГц α=(0,0002-1) дБ/км.
Учитывая экспоненциальный характер поглощения звука водой и квадратичную зависимость коэффициента поглощения звука с частотой (α~f2) можно считать, что сигналы на частотах fуз+F и fуз±fз полностью поглощаются близлежащими к плавсредству 1 слоями воды, снизив тем самым интенсивность первичного и вторичного гидроакустических полей плавсредства.
Способ реализуется следующим образом.
На ультрозвуковые излучатели 2 подается высокочастотный сигнал fуз накачки. При этом вокруг корпуса плавсредства 1 формируется высокочастотное ультразвуковое поле частоты fуз. Первичный шум плавсредства 1 частотой F, проходя область ультразвукового поля fуз, взаимодействует с ним, изменяя свой первоначальный спектр, модулируя частоту накачки. При этом на выходе из области нелинейного взаимодействия волн наблюдаются звуковые волны частот fуз+F, которые поглощаются близлежащими слоями воды. Обнаружение плавсредства с помощью шумопеленгаторов при этом затрудняется.
Волны зондирующего луча частоты fз от активных средств поиска и обнаружения ослабляются по той же самой причине еще больше, поскольку дважды проходят ультразвуковое поле частоты fуз.
Установка напротив ультразвуковых излучателей 2 гидроакустических приемников 4, расположенных на расстояниях l и жестко скрепленных друг с другом так, чтобы линия их центров совпадала с акустической осью системы, позволяет получить ряд нелинейных параметрических акустических приемников.
Шумы первичного гидроакустического поля частоты F и звуковые волны вторичного гидроакустического поля частоты fз взаимодействуют с волной накачки fуз. В области взаимодействия волны F и fз модулируют волну накачки fуз. При этом гидроакустический приемник 4 принимает волну накачки, промодулированную сигналами шумовых полей плавсредства. Схемы обработки позволяют выделить параметры контролируемых сигналов F и fз с помощью полученных таким образом бестелесных параметрических приемников 2, 4 (фиг.3).
Учитывая высокую интенсивность волн накачки fуз и близость гидроакустических приемников 4 к излучателям 2, в качестве гидроакустических приемников 4 можно применить обычные гидрофоны.
Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет снизить интенсивность гидроакустических полей плавсредства без значительного увеличения его веса, а также постоянно контролировать интенсивность первичного и вторичного гидроакустических полей плавсредства. Этим достигается поставленный технический результат.
Источники информации
1. Р. Дж.Урик. Основы гидроакустики. "Судостроение". Л., 1978, с. 335-337.
2. Патент Великобритании 2317698 кл. G 01 S 7/521, 1998 - прототип.
3. Ультразвук. Маленькая энциклопедия, гл. ред. И.П. Голямина. "Сов. энц." М., 1979, с. 9.
4. Б. К. Новиков и др. Нелинейная гидроакустика. "Судостроение", Л., 1981.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДВОДНОГО ПЛАВСРЕДСТВА ОТ ОБНАРУЖЕНИЯ ГИДРОЛОКАТОРОМ | 2001 |
|
RU2195684C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЕЙ ДАВЛЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ПЛАВСРЕДСТВА | 1998 |
|
RU2141740C1 |
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДВОДНОЙ ЦЕЛИ | 1999 |
|
RU2154842C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЕЙ ДАВЛЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ПЛАВСРЕДСТВА | 1997 |
|
RU2141739C1 |
ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ МОРСКОЙ СРЕДЫ | 1999 |
|
RU2159020C1 |
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА НА ОХРАНЯЕМОЙ МОРСКОЙ АКВАТОРИИ | 2000 |
|
RU2177626C2 |
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ВТОРЖЕНИЯ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА В КОНТРОЛИРУЕМУЮ ОБЛАСТЬ НАТУРНОГО ВОДОЕМА | 1999 |
|
RU2150123C1 |
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ЦЕЛИ В ОХРАНЯЕМОЙ АКВАТОРИИ | 1999 |
|
RU2154841C1 |
ТЕРМООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОБСЛЕДОВАНИЯ ПОДВОДНОГО ОБЪЕКТА | 2001 |
|
RU2192023C1 |
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОДВОДНОЙ ЦЕЛИ В ОХРАНЯЕМОЙ АКВАТОРИИ | 1999 |
|
RU2157551C1 |
Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для снижения первичных и вторичных гидроакустических полей различных подводных конструкций, а также подводных и надводных плавсредств. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью интенсивного ультразвукового излучения с частотой 1÷10 МГц вокруг плавсредства создается ультразвуковое поле, которое за счет нелинейного взаимодействия с первичным и вторичным полями плавсредства смещает спектры последних в области средних ультразвуковых частот, значительно поглощаемых близлежащими слоями воды. Техническим результатом является возможность значительно снизить интенсивность гидроакустических полей плавсредства. 6 з.п.ф-лы, 3 ил.
ГИДРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ МОРСКОЙ СРЕДЫ | 1999 |
|
RU2159020C1 |
ГИЦЕС Л., САБАТЕ П | |||
Основы акустики моря | |||
- Л.: Гидрометеоиздат, 1967, с | |||
Нефтяной конвертер | 1922 |
|
SU64A1 |
УРИК Р.ДЖ | |||
Основы гидроакустики | |||
- Л.: Судостроение, 1978, с | |||
Способ получения коричневых сернистых красителей | 1922 |
|
SU335A1 |
НОВИКОВ Б.К | |||
и др | |||
Нелинейная гидроакустика | |||
- Л.: Судостроение, 1981, с | |||
Способ восстановления хромовой кислоты, в частности для получения хромовых квасцов | 1921 |
|
SU7A1 |
US 4139834, 13.02.1979. |
Авторы
Даты
2002-12-27—Публикация
2001-03-02—Подача