Буксированный массив сонар
 | Эта статья требует дополнительных цитат для проверки . ( май 2014 г. ) |
Буксируемый массивный сонар - это система гидрофонов, буксируемой за подводной лодкой или поверхностным кораблем на кабеле. [ 1 ] Заткнув на гидрофоны за сосудом, по кабелю, который может быть в километрах, удерживает датчики массива вдали от собственных источников шума корабля, значительно улучшая его отношение сигнал / шум и, следовательно, эффективность обнаружения и отслеживания слабых контактов, таких как такие как тихие, низкие шумоподобные подводные угрозы или сейсмические сигналы. [ 2 ]
Буксированный массив предлагает превосходное разрешение и диапазон по сравнению с сонаром, установленным на корпусе. Это также охватывает перегородки , слепое пятно сонара, установленного на корпусе. Тем не менее, эффективное использование системы ограничивает скорость и осторожность суда для защиты кабеля от повреждения.
История
[ редактировать ]Во время Первой мировой войны, буксируемый сонарский массив, известный как «электрический угорь», был разработан Харви Хейсом, физиком ВМС США. Считается, что эта система является первой буксируемым дизайном массива сонар. В нем использовались два кабеля, каждый с прикрепленными дюжиной гидрофонов. Проект был прекращен после войны. [ 2 ]
Военно-морской флот США возобновил разработку буксируемой технологии массива в течение 1960-х годов в ответ на разработку подводных лодок с ядерными подводными лодками Советским Союзом. [ 2 ]
Текущее использование буксируемых массивов
[ редактировать ]На поверхностных кораблях буксируемые матричные кабели обычно хранятся в барабанах, а затем появляются за сосудом при использовании. Подводные лодки ВМС США обычно хранят буксируемые массивы в подвесной трубке, установленных вдоль корпуса судна, с отверстием на правом хвосте. [ 2 ] Существует также оборудование, расположенное в балластском баке (свободная зона наводнения), в то время как шкаф, используемый для работы системы, находится внутри подводной лодки. [ 3 ]
Гидрофоны в буксируемой системе массива расположены на определенных расстояниях вдоль кабеля, конечные элементы достаточно далеко друг от друга, чтобы получить базовую способность триангулировать на источнике звука. Точно так же различные элементы наклонены или вниз [ 4 ] давая способность триангулировать предполагаемую вертикальную глубину цели. В качестве альтернативы три или более массивов используются для обнаружения глубины.
корабля На первых нескольких сотнях метров от пропеллера обычно нет гидрофонов, потому что их эффективность будет снижена за счет шума ( кавитация и шумы потока корпуса), вибрация и турбулентность, генерируемая движущей силой, которые повторили те же проблемы, установленные на корабле массивы. Системы отслеживания матричных датчиков, используемые поверхностными кораблями, имеют матрицу сонар, установленную на кабеле, который тянет к дистанционному управлению глубины транспортное средство с дистанционным управлением (ROV). Другой взвешенный кабель может отслеживать от разъема ROV, сбрасывая буксированный массив на нижнюю глубину. Длинные сейсмические стримеры имеют промежуточные параваны по своей длине, которые можно использовать для регулировки глубины массива в режиме реального времени.
Изменение глубины ROV позволяет развернуть буксируемую массив в различных тепловых слоях , давая поверхностную антинодочную войну сосуда (ASW) вид над и под слоем. Это компенсирует различия в плотности и температуре, которые проводят звук выше или ниже термического слоя путем отражения. Отбросив «хвост» массива под слоем, поверхностная платформа ASW может лучше обнаружить тихий, погруженный контакт, скрываясь в холодной воде под теплым верхним слоем. Подводная лодка также может отслеживать поверхностные комбатанты, плавая хвостом его массива над термическим слоем, скрываясь внизу.
Гидрофоны массива могут использоваться для обнаружения источников звука, но реальное значение массива заключается в том, что обработки сигнала методика формирования луча и анализа Фурье может использоваться не только для расчета расстояния и направления источника звука, но и для идентификации Тип корабля по отличительной акустической подписи его шумов машины. Для этого необходимо известно относительные положения гидрофонов, обычно возможных только тогда, когда кабель находится в прямой линии (стабильной), или когда система самосовершенства (см. Датчики деформации ) или GPS или другие методы, встроенные в кабель и отчетность относительное положение гидрофона элементов используется для мониторинга формы массива и коррекции для кривизны.
Например, Thales Underwater Systems 'CAPTAS-2 (пассивный и активный сонар) претендует на диапазон обнаружения до 60 км и весит 16t. [ 5 ] Более тяжелый CAPLAS-4 весит 20-34T и претендует на диапазон обнаружения до 150 км. [ 6 ] [ 7 ]
Используйте в геофизике
[ редактировать ]Буксируемые системы матрицы также используются нефтегазовой промышленностью для сейсмического исследования геологических образов под морским слоем. [ 8 ] Используемые системы схожи по концепции с военно -морскими, но обычно более длинные и с большим количеством стримеров в данном массиве (6 или более в некоторых случаях). Типичное расстояние между гидрофонами вдоль каждого стримера находится по порядку двух метров, и каждый стример может длиться до 10 км. Иногда стримеры летают на разных высотах, чтобы дать так называемый 3D-массив.
Ограничения
[ редактировать ]Эффективное использование системы буксируемой массивы требует сосуда для поддержания прямых уровней курса через интервал выборки данных. Маневрирование или изменение курса, нарушает массив и усложняет анализ потока отобранных данных. Эти периоды нестабильности тщательно протестированы во время морских испытаний и известны офицерам экипажа и зачисленные эксперты по сонару. Современные системы компенсируют, постоянно самостоятельно оценивая относительные положения массива, элемента к элементу, сообщая о данных обратных данных, которые могут быть автоматически исправлены для кривиров с помощью компьютеров как часть обработки математики, формирующей луча.
Корабль также должен ограничить общую максимальную скорость, в то время как буксируемый массив развернут. Гидродинамическое сопротивление увеличивается как квадратная функция скорости и может разорвать кабель или повредить его швартовую оборудование. Кроме того, минимальная скорость, возможно, должна быть установлена в зависимости от плавучести буксируемого массива (военные массивы балластируются для тонка, предполагалось, что массивы геофизики должны быть нейтрально плавучими примерно на 10 м). Массив также может быть поврежден контактом с морским днем или, если судно работает на воздушном движении или может быть даже повреждено, если оно слишком плотно изгибается.
Смотрите также
[ редактировать ]- Синтез диафрагмы
- Поэтапный массив
- ФФТ
- Спектр -анализатор
- Синтетическая апертура сонар
- Буксированный локатор Pinger
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Петр Тичавский и Кайнам Томас Вонг (январь 2004 г.). «Квази-флюид-механика, основанные на квази-байззийских границах Cramér-Rao для деформированного вывода направления от буксируемой магистрали» (PDF) . IEEE транзакции по обработке сигналов . Тол. 52 (1 изд.). п. 36. Архивировано из оригинала (PDF) 2016-03-03 . Получено 2010-10-08 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Карло Копп (декабрь 2009 г.). «Идентификация под водой с буксированным массивом Sonar» (PDF) . Защита сегодня . С. 32–33.
- ^ Дела, эта история была написана Шелби Уэст, Marmc Public. «Инженеры MARMC проводят NUWC Newport OA-9070E Обучение системы обработки» . www.navy.mil . Получено 2020-02-09 .
{{cite web}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Томас Фолего, Джованна Мартинелли, Пьеро Геррини, Дж. Марк Стивенсон (2008). «Активная акустическая тройка для одновременного обнаружения и локализации множественных подводных злоумышленников». Журнал Акустического общества Америки . 124 (5): 2852–2860. Bibcode : 2008asaj..124.2852f . doi : 10.1121/1,2977675 . PMID 19045773 .
{{cite journal}}: Cs1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ "Catching-2" (PDF) .
- ^ Лука Перуцци. «Захвачен-4» (PDF) .
- ^ Лука Перуцци (25 мая 2022 г.). «Буксированные активные сонарские системы - растущая отрасль» .
- ^ Циху Ли (2012). Расширенные темы в области науки и техники в Китае: Дизайн цифрового сонара в подводной акустике: принципы и приложения . Чжэцзянский университет издательство. п. 524. ISBN 978-7-308-07988-4 .
