способ обнаружения подводного объекта на охраняемой морской акватории

Формула изобретения

1. Способ обнаружения подводного объекта на охраняемой морской акватории, заключающийся в приеме акустических волн гидроакустическими приемниками, по выходным сигналам которых обнаруживают подводный объект, определяют его пространственные координаты, размеры и кинематические параметры, отличающийся тем, что в качестве акустических волн используют естественное шумовое излучение водной поверхности охраняемой морской акватории во время шторма или атмосферных осадков, при этом гидроакустические приемники выполняют с вертикальными характеристиками направленности и располагают под предполагаемым курсом следования подводного объекта неподвижно или с возможностью их пространственного перемещения параллельно водной поверхности охраняемой морской акватории.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пространственное перемещение гидроакустических приемников параллельно водной поверхности охраняемой морской акватории осуществляют с помощью вспомогательного плавсредства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для обнаружения подводных объектов в условиях, когда применение традиционных пассивных и активных гидроакустических способов затруднено или невозможно из-за наличия в охраняемой акватории высокоинтенсивных морских шумов, например во время шторма или атмосферных осадков.

Известен пассивный способ обнаружения подводного объекта (ПО) в охраняемой морской акватории, заключающийся в регистрации гидроакустическим приемником первичного гидроакустического поля ПО [1].

Недостатком известного пассивного способа обнаружения является ограниченность его применения случаем, когда соотношение сигнал/помеха больше единицы.

Известен активный способ обнаружения ПО на охраняемой акватории [2], принятый за прототип.

Активный способ обнаружения подводного объекта на охраняемой морской акватории заключается в приеме акустических волн гидроакустическими приемниками, по выходным сигналам которых обнаруживают подводный объект, определяют его координаты и технические и кинематические параметры.

Недостатком прототипа является отсутствие скрытности средств обнаружения ПО, а также ограниченность его применения при малом соотношении сигнал/шум, например, во время шторма или атмосферных осадков.

Данное соотношение в современных условиях может быть малым из-за специальных антиотражающих покрытий ПО с одной стороны и возрастанием морских шумов, например, во время шторма - с другой.

Техническим эффектом, получаемым от внедрения изобретения, является устранение недостатков, т. е. обеспечение скрытности средств обнаружения ПО и расширение области применения для малого соотношения сигнал/шум, например, во время шторма или атмосферных осадков.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известном способе обнаружения ПО на охраняемой морской акватории, заключающемся в приеме акустических волн гидроакустическими приемниками, по выходным сигналам которых обнаруживают подводный объект, определяют его координаты и технические и кинематические параметры, в качестве акустических волн используют естественное гидроакустическое шумовое излучение поверхности охраняемой морской акватории во время шторма или атмосферных осадков, при этом гидроакустические приемники выполняют с вертикальными характеристиками направленности, располагают под предполагаемым курсом следования ПО.

В частном случае гидроакустические приемники выполняют с возможностью их пространственного перемещения в горизонтальной плоскости, например, с помощью вспомогательного плавсредства.

Как показали многолетние исследования океанологов и гидроакустиков [3], в том числе и авторов данного способа:

- Шумы взволнованной поверхности моря являются преобладающими в общей сумме морских шумов в океане. Спектр шума простирается от долей герца до десятков килогерц и подчиняется закону 1/f, где f - частота спектральной составляющей; - коэффициент (1).

- Шумы морской поверхности распространяются в воде вертикально вниз ко дну [3].

- Корпус ПО влияет на уровни и частотные характеристики спектра естественного гидроакустического шумового излучения поверхности морской среды, особенно в той части спектра диапазона длин волн - , длина которых сравнима или меньше геометрических размеров корпуса ПО.

- Наибольшей интенсивности шумы поверхности моря достигают во время шторма или атмосферных осадков.

Перечисленные выше постулаты лежат в основе рассматриваемого способа обнаружения ПО в охраняемой морской акватории.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена структурная схема системы обнаружения ПО стационарного базирования для реализации основного пункта способа; на фиг. 2 - структурная схема передвижной системы обнаружения для реализации дополнительных пунктов способа.

Структурная схема системы обнаружения ПО стационарного базирования (фиг. 1) включает в себя гидроакустические приемники 1₁, 1₂,...1_N, расположенные под предполагаемым курсом следования подводного объекта 2 (ПО2), на охраняемой морской акватории 3.

Гидроакустические приемники 1 могут располагать у морского дна 4 (или на морском дне 4), закрепляя их в нужном месте с помощью якорных устройств (на чертежах не показаны).

Каждый из гидроакустических приемников 1₁, 1₂, ...1_N выполнен с вертикально ориентированной характеристикой 5₁, 5₂,...5_N направленности и соединен кабелем 6 с блоками 7 питания, обработки и регистрации, расположенными на берегу 8.

В варианте с перемещаемыми гидроакустическими приемниками (фиг. 2) последние располагаются на корпусе вспомогательного подводного плавсредства 9 или закрепляются на гидроакустической косе 10.

Блоки 7 питания, обработки и регистрации в данном варианте реализации способа располагаются на вспомогательном плавсредстве 9.

Способ реализуется следующим образом.

Гидроакустические приемники 1 (фиг. 1) во время шторма или атмосферных осадков принимают морской шум водной поверхности 11 охраняемой акватории 3. При этом в блоке 7 записывается средний уровень шумов морской поверхности 11 с каждого из приемников 1. Чем больше взволнована морская водная поверхность 11 природными силами (штормовым ветром, дождем, турбулентным течением и т.п. ), тем больше уровень сигнала, регистрируемого каждым из гидроакустических приемников 1, выходной сигнал с которых может быть выведен и на устройство субъективного прослушивания сигнала.

При появлении в охраняемой морской акватории 3 подводного объекта 2, происходит экранирование гидроакустического шума водной поверхности 11 морской акватории 3 для гидроакустических приемников 1_N-1, 1_N, расположенных под подводным объектом 2. При этом регистрируется изменение выходного сигнала в блоках 7, в том числе и в устройстве индивидуального прослушивания.

Поскольку шумовые сигналы регистрируются с каждого гидроакустического приемника 1₁, 1₂,...1_N, то по уменьшению и изменению тона сигнала нетрудно определить координаты расположения подводного объекта 2.

При реализации способа с подвижными гидроакустическими приемниками (фиг. 2) гидроакустическую косу 10 перемещают в различные области охраняемой акватории 3 до момента появления сигнала с одного или группы гидроакустических приемников 1.

При обработке выходных сигналов гидроакустических приемников на компьютере (бортовом или береговом) получают информацию о скорости, курсе и размерах подводного объекта 2. Для этого проводят частотный анализ выходных сигналов с гидроакустических приемников и по разнице между уровнями частотных составляющих с различных гидроакустических приемников определяют перечисленные выше параметры.

Поскольку шумовое излучение водной поверхности 11 происходит повсюду и всегда, то обнаружение подводного объекта 2 данным способом ведется скрытно. При этом, если уровень собственного шума сравним или выше уровня морских шумов, появляется возможность оценки уровня шумоизлучения подводного объекта 2 путем сравнения последнего с регистрируемым уровнем морских шумов.

Нетрудно заметить, что чем выше уровень морских шумов (во время шторма или непогоды), тем эффективнее применение данного способа по сравнению с прототипом, поскольку в первом случае соотношение сигнал/шум увеличивается, а во-втором - уменьшается.

Источники информации

1. P. Дж. Урик. Основы гидроакустики. Из-во "Судостроение" Л., 1978, стр. 18, 19.

2. Там же, стр. 26, 27, рис. 1.4 - прототип.

3. Патент 2111509 РФ, кл. G 01 S 15/96, 1994.