Способ определения структуры гидроакустического поля техногенных подводных объектов от воздушного шума внутри корпуса Российский патент 2018 года по МПК G01V1/00 

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения (уточнения) структуры гидроакустического поля (ГАП), в том числе - зависимостей ГАП от угла в пространстве и от расстояния до объекта.

Известен способ (прототип) определения ГАП объектов на акваториях, полигонах, включающий проведение измерения структуры ГАП с помощью стационарных антенных решеток, располагаемых вертикально и(или) горизонтально, возможно на дне водоема, с регистрацией сигналов от антенн на берегу (Клей К., Медвин Г. Акустическая океанография. Основы и применения. Издательство «Мир», М., 1980, с. 525-526).

Установка на дне или в водном слое вертикальных и горизонтальных антенных систем значительно увеличивает стоимость измерений структуры ГАП, привязывает их к конкретному полигону, а также ограничивает область измерений ГАП дальностью действия аппаратных средств измерительных комплексов.

Недостатком вышеуказанного способа является сложность непосредственного измерения структуры поля в безграничном пространстве при нахождении объекта в водном слое. Вместе с тем возможность измерений поля для безграничного пространства является практически важной, поскольку позволяет выполнить пересчет структуры поля на любые расстояния от объекта, учесть влияние границ и реальных гидролого-акустических условий. Кроме того, определение ГАП известным способом характеризуется существенными материальными и финансовыми издержками (установка и обслуживание антенных систем, прокладка кабельных сетей до береговых строений и строительство измерительных постов с необходимой береговой инфраструктурой).

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности, а именно:

- возможность получения данных о структуре ГАП в отсутствие влияния границ, гидролого-акустических условий и на значительных расстояниях от объекта;

- уменьшение материальных, финансовых и временных затрат на проведение измерений;

- возможность проведения измерений практически на любых акваториях;

- возможность определения ГАП только от вклада воздушного шума внутри объекта.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе вместо антенных решеток в районе определения структуры ГАП располагают источник коротких звуковых импульсов, например, взрывного типа, с известным объемным ускорением; на подводном объекте, расположенном в выбранном районе акватории, регистрируют акустический отклик от излучения импульсного источника внутри воздушного объема подводного объекте, затем в процессе обработки находят передаточную характеристику излучения объекта в районе расположения импульсного источника как отношение спектра усредненного акустического отклика звукового давления внутри корпуса объекта к спектру объемного ускорения источника звуковых импульсов, далее определяют ГАП, для определения угловых зависимостей излучения располагают объект под разными углами относительно импульсного источника, например, с помощью его движения по окружности (циркуляции) и повторяют излучение импульсного источника и определение ГАП каждый раз при нахождении объекта под нужным углом.

Сущность изобретения заключается в том, что реализуют определение структуры ГАП техногенных подводных объектов в водной среде (акватории, полигоне) от воздушного шума внутри корпуса, для чего располагают объект в среде на выбранном расстоянии от импульсного источника звука, устанавливают импульсный источник таким образом, чтобы разница во времени прихода к объекту отраженных от границ среды акустических импульсов по сравнению с прямым была бы максимальной. Это позволяет при соответствующей обработке получать значения ГАП объекта без влияния границ (в безграничном пространстве). Затем излучают звуковой импульс и регистрируют акустический отклик (звуковое давление) внутри воздушного объема объекта.

При обработке получают передаточную характеристику, которая, согласно принципу взаимности, равна отношению спектра акустического отклика к спектру объемного ускорения импульсного источника с учетом коэффициента, зависящего от объема воздушного внутреннего пространства объекта и времени реверберации объема, а ГАП определяют перемножением передаточной характеристики на спектр усредненного звукового давления внутри воздушного объема объекта, далее получают значения ГАП для различных углов облучения объекта и строят угловые зависимости ГАП объекта в выбранных частотных полосах, как в условиях безграничного пространства. При этом угол излучения определяемого спектра ГАП объекта равен, по принципу взаимности, соответствующему углу облучения. Для получения оценки ГАП с учетом влияния границ среды для измерений используется акустический отклик, включающий сумму прямого импульса и отраженных от границ среды.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения структуры гидроакустического поля (ГАП), зависимостей ГАП от угла в пространстве и от расстояния до подводных объектов. Техническим результатом настоящего изобретения является: возможность получения данных о структуре ГАП в отсутствие влияния границ, гидролого-акустических условий и на значительных расстояниях от объекта; уменьшение материальных, финансовых и временных затрат на проведение измерений; возможность проведения измерений практически на любых акваториях; возможность определения вклада только от воздушного шума внутри объекта. Технический результат достигается за счет того, что в известном способе вместо антенных решеток в районе определения структуры ГАП располагают источник звуковых импульсов, например, взрыв малого заряда ВВ, с известным объемным ускорением; на подводном объекте, расположенном в выбранном районе акватории, регистрируют акустический отклик от излучения импульсного источника внутри воздушного объема подводного объекта, затем в процессе обработки находят передаточную характеристику излучения объекта в район расположения импульсного источника, далее измеряют ГАП; для определения угловых зависимостей излучения располагают объект под разными углами относительно импульсного источника, например, с помощью его движения по окружности (циркуляции), повторяют излучение импульсного источника и измерение ГАП каждый раз при нахождении объекта под нужным углом, при этом до проведения измерений в акватории располагают объект и импульсный источник так, чтобы разности во временах прихода отраженных от границ импульсов, по сравнению с прямым были бы максимальными; используя только акустический импульсный отклик, возбужденный прямым сигналом от импульсного источника, при соответствующей обработке получают значения ГАП объекта без влияния границ среды (в безграничном пространстве). 1 з.п. ф-лы.

1. Способ определения структуры гидроакустического поля техногенных подводных объектов от воздушного шума внутри корпуса, включающий проведение измерения структуры ГАП с помощью стационарных антенных решеток, располагаемых вертикально и (или) горизонтально, возможно на дне водоема, с регистрацией сигналов от антенн на берегу, отличающийся тем, что в районе измерений ГАП в точке измерения вместо антенных решеток располагают источник коротких звуковых импульсов с известным объемным ускорением; на подводном объекте, расположенном в выбранном районе акватории, регистрируют акустический отклик от излучения импульсного источника внутри воздушного объема подводного объекта, затем в процессе обработки находят передаточную характеристику излучения объекта в районе расположения импульсного источника, которая равна отношению спектра акустического отклика к спектру объемного ускорения импульсного источника с учетом коэффициента, зависящего от объема воздушного внутреннего пространства объекта и времени реверберации объема, а ГАП определяют перемножением передаточной характеристики на спектр усредненного звукового давления внутри воздушного объема объекта, для определения угловых зависимостей излучения располагают объект под разными углами относительно импульсного источника, например, с помощью его движения по окружности (циркуляции) и повторяют излучение импульсного источника и определение ГАП каждый раз при нахождении объекта под нужным углом, а после завершения испытаний освобождают акваторию от объекта и импульсного источника.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до проведения измерений ГАП в безграничной среде объект и импульсный источник располагают в акватории так, чтобы разности во временах прихода отраженных от границ импульсов по сравнению с прямым были бы максимальными; используя только акустический импульс, возбужденный прямым сигналом от импульсного источника, при соответствующей обработке получают значения ГАП объекта без влияния границ (в безграничном пространстве).