донное морское сторожевое устройство

Формула изобретения

Донное морское сторожевое устройство для охраны акваторий, закрытых для судоходства, содержащее дежурный канал, способный реагировать на совместное воздействие собственных гидроакустического, электромагнитного и гидродинамического полей корабля-нарушителя и исполнительный механизм, отличающееся тем, что между дежурным каналом и исполнительным механизмом дополнительно включен активный гидроакустический канал, размещенный в немагнитном поплавке, связанном с лежащим на дне корпусом морского сторожевого устройства короткой немагнитной кабель-стропкой, при этом активный канал включает в себя направленные гидроакустические антенны, равномерно ориентированные по всем секторам полусферы дно-поверхность, передатчик зондирующей посылки и приемники эхо-сигнала, число которых равно числу антенн, причем выход дежурного канала подключен к входу запуска передатчика, выход передатчика параллельно подключен ко всем антеннам, вход каждого приемника подключен к одной из антенн, а тракт приемника содержит последовательно включенные временной селектор для приема эхо-сигнала в рабочей зоне действия сторожевого устройства, усилитель, частотный фильтр, согласованный с доплеровским сдвигом частоты эхо-сигнала от корабля-нарушителя, детектор эхо-сигнала и компаратор, один вход сравнения которого подключен к детектору приемника, работающего от антенны одного из секторов, а второй вход сравнения через матрицу, формирующую среднее арифметическое, подключен к детекторам приемников, работающих от антенн смежных секторов, выходы всех компараторов через схему ИЛИ подключены к входу запуска исполнительного механизма.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области морской техники и может быть использовано в качестве донного морского сторожевого устройства, предназначенного для охраны акваторий, закрытых для судоходства от кораблей-нарушителей, ведущих, например, незаконный лов рыбы.

Известные донные морские сторожевые устройства, используемые для защиты акваторий, имеют в своем составе дежурные каналы, реагирующие на собственные поля корабля, например гидроакустическое, электромагнитное, гидродинамическое. Поскольку современные корабли характеризуются малой величиной собственных полей, то для сохранения необходимого радиуса обнаружения в сторожевых устройствах вынужденно применяют дежурные каналы с высокой пороговой чувствительностью. Это понижает их помехоустойчивость. Возможны ложные срабатывания сторожевых устройств от полей, как естественных, так и искусственных, по контролируемым полям. Например, для дежурного электромагнитного канала, срабатывающего от двух разнополярных импульсов, возможны ложные срабатывания от вариаций магнитного поля, индуцированных потоками воды в ветровых волнах. Они имеют период 4÷12 с и амплитуду 0.5÷10 Гамм (1 Гамм равен ), см. Савченко и др. «Электромагнитные вариации морского волнения», изд. Дальневосточного университета, 1985 г. Возможны также срабатывания от вариаций магнитного поля, вызванных возмущениями магнитосферы Земли под действием Луны и Солнца, от магнитных возмущений, вызванных грозовыми разрядами, от подвижки корпуса донного морского сторожевого устройства в прибойной зоне под действием штормовых и приливных волн, а также от его смещения (усадки) на грунте. В качестве защитной меры для повышения помехоустойчивости донные морские сторожевые устройства доукомплектовываются каналами, реагирующими на гидроакустическое и гидродинамическое поля корабля. При этом срабатывание сторожевого устройства осуществляется по совокупности отработки всех трех каналов. Однако и для гидроакустического, и для гидродинамического дежурных каналов также не в меньшей мере характерна возможность ложного срабатывания от помех, особенно в прибрежной зоне во время волнения. В результате существует возможность ложных срабатываний сторожевых устройств от помех, одновременно воздействующих на все три канала. Из известных донных морских сторожевых устройств ближайшим аналогом может быть неконтактный взрыватель донных мин типа МК-62 DST-36, или MK-63 DST-40, или МК-64 DST-41, находящихся на вооружении ВМС США (см. Зарубежная военно-морская техника 1989, №14 стр.20-21. Современные разработки в области минного оружия), который выбран в качестве прототипа.

Прототип содержит двухимпульсный электромагнитный канал и может быть дополнен гидроакустическим и гидродинамическим каналами. Совместное срабатывание каналов включает исполнительное устройство.

Прототип работает следующим образом. При прохождении в зоне действия сторожевого устройства корабля его собственные поля вызывают совместное срабатывание дежурных каналов, которое обеспечивает включение исполнительного устройства. При вынужденной высокой чувствительности к измеряемым полям дежурных каналов помехоустойчивость прототипа является недостаточной.

Задачей изобретения является повышение помехоустойчивости донного морского сторожевого устройства за счет добавления активного канала.

Повышение помехоустойчивости достигается тем, что в донном морском сторожевом устройстве между дежурным каналом и исполнительным механизмом дополнительно включен активный гидроакустический канал. Активный канал размещен в немагнитном поплавке и связан с лежащим на дне корпусом морского сторожевого устройства короткой немагнитной кабель-стропкой. Активный канал включает в себя направленные гидроакустические антенны, равномерно ориентированные по всем секторам полусферы дно - поверхность, передатчик зондирующей посылки и приемники эхо-сигнала, число которых равно числу антенн. Выход дежурного канала подключен к входу запуска передатчика. Выход передатчика параллельно подключен ко всем антеннам. Вход каждого приемника подключен к одной из антенн. Тракт приемника содержит временной селектор для приема эхо-сигнала в рабочей зоне действия сторожевого устройства, усилитель, частотный фильтр, согласованный с доплеровским сдвигом частоты эхо-сигнала от корабля-нарушителя, детектор эхо-сигнала и компаратор, в котором есть два входа сравнения. Один вход сравнения компаратора подключен к детектору приемника, работающего от антенны одного из секторов. Второй вход сравнения через матрицу, формирующую среднее арифметическое, подключен к детекторам приемников, работающих от антенн смежных секторов по отношению к сектору названной выше антенны. Выходы всех компараторов, через схему ИЛИ, подключены к входу запуска исполнительного механизма.

В качестве примера заявляемого изобретения рассмотрим донное морское сторожевое устройство, в котором активный гидроакустический канал имеет четыре антенны. Его структурная схема показана на фиг.1. Согласно структурной схеме дежурный канал 1 подключен к входу активного канала 2, а его выход к входу исполнительного механизма 3. В активном канале 2 дежурный канал 1 подключен к входу запуска передатчика-генератора зондирующей посылки 4. Выход генератора 4 параллельно подключен к антеннам 5...8, работающим на излучение посылки и прием эхо-сигнала. Антенна 5 подключена к входу приемника эхо-сигнала 9. Антенна 6 подключена к входу приемника эхо-сигнала 10. Антенна 7 подключена к входу приемника эхо-сигнала 11. Антенна 8 подключена к входу приемника эхо-сигнала 12.

Приемник 9 включает в себя последовательно включенные временной селектор 13, усилитель 14, доплеровский частотный фильтр 15, детектор эхо-сигнала 16. Выход детектора 16 подключен к одному входу сравнения компаратора 17. Ко второму входу сравнения компаратора 17 подключен выход матрицы 18. Матрица 18 формирует среднее арифметическое от сигналов, приходящих на ее входы с выхода детекторов 22 и 34 приемников 10 и 12. Выход компаратора 17, через схему ИЛИ 37, подключен к входу запуска исполнительного механизма 3.

Приемник 10 включает в себя последовательно включенные временной селектор 19, усилитель 20, доплеровский частотный фильтр 21, детектор эхо-сигнала 22. Выход детектора 22 подключен к одному входу сравнения компаратора 23. Ко второму входу сравнения компаратора 23 подключен выход матрицы 24, формирующей среднее арифметическое от сигналов, приходящих с выхода детекторов 16 и 28 приемников 9 и 11. Выход компаратора 23 через схему ИЛИ 37 подключен к входу запуска исполнительного механизма 3.

Приемник 11 включает в себя последовательно включенные временной селектор 25, усилитель 26, доплеровский частотный фильтр 27, детектор эхо-сигнала 28. Выход детектора 28 подключен к одному входу сравнения компаратора 29. Ко второму входу сравнения компаратора 29 подключен выход матрицы 30, формирующей среднее арифметическое от сигналов, приходящих с выхода детекторов 23 и 35 приемников 10 и 12. Выход компаратора 29 через схему ИЛИ 37 подключен к входу запуска исполнительного механизма 3.

Приемник 12 включает в себя последовательно включенные временной селектор 31, усилитель 32, доплеровский частотный фильтр 33, детектор эхо-сигнала 34. Выход детектора 34 подключен к одному входу сравнения компаратора 35. Ко второму входу сравнения компаратора 35 подключен выход матрицы 36, формирующей среднее арифметическое от сигналов, приходящих с выхода детекторов 16 и 28 приемников 9 и 11. Выход компаратора 35 через схему ИЛИ 37 подключен к входу запуска исполнительного механизма 3.

На фиг.2 представлен вид донного морского сторожевого устройства в рабочем положении. Согласно фиг.2 корпус морского сторожевого устройства 38 лежит на грунте 39. Корпус 38 связан короткой немагнитной кабель-стропкой 40 с немагнитным поплавком 41, плавающим в водной среде 42. В поплавке 41 размещен активный гидроакустический канал.

На фиг.3 представлен горизонтальный срез поплавка 41, на котором показаны антенны 5...8 и их диаграммы направленности 43...46.

Донное морское сторожевое устройство работает следующим образом. При прохождении корабля-нарушителя в охраняемую зону срабатывает дежурный канал 1. Он включает активный гидроакустический канал 2. При этом запускается генератор зондирующей посылки 4, который через антенны 5...8 излучает зондирующий гидроакустический импульс в водную среду. Этот импульс отражается от поверхности и от корабля-нарушителя и в виде эхо-сигнала принимается антеннами 5...8. Антенны 5...8 преобразуют эхо-сигнал в электрический импульс и передают его на вход приемников 9...12. Промежуток времени, в котором возможен прием сигнала, задан временными селекторами 13, 19, 25, 31. Он определен прохождением зондирующим импульсом расстояния, равного удвоенной рабочей зоне сторожевого устройства. Необходимый уровень для последующей обработки эхо-сигнала обеспечивается с помощью усилителей 14, 20, 26, 32. При этом принимаемый сигнал подвергается частотной фильтрации с помощью фильтров 15, 21, 27, 33, согласованных с доплеровским сдвигом частоты эхо-сигнала от корабля-нарушителя. Затем с помощью детекторов 16, 22, 28, 34 выделяется огибающая эхо-сигнала. Продетектированный эхо-сигнал подается на первый вход сравнения компараторов 12, 23, 29, 35. На второй вход сравнения, с выхода матриц 18, 24, 30,36, подается среднее арифметическое продетектированных эхо-сигналов, принимаемых приемниками от антенн соседних секторов. Вследствие различия величин эхо-сигналов от корабля-нарушителя и поверхности, подаваемых на первый и второй входы сравнения компаратора, произойдет его переключение. В зависимости от номера сектора, в котором находился корабль-нарушитель, возможно переключение любого из компараторов 17, 23, 29, 35. Через схему ИЛИ 37 это вызовет включение исполнительного механизма 3.

В случае ложного срабатывания дежурного канала 1 или если корабль-нарушитель находился за пределами рабочей зоны сторожевого устройства срабатывания компараторов 17, 23, 29, 35 не произойдет, поскольку на их входы сравнения подаются эхо-сигналы одной величины. Соответственно не будет включения и исполнительного механизма 3.

В макетном образце донного морского сторожевого устройства в активном гидроакустическом канале 2 использовался зондирующий импульс с параметрами f_{несущая_зонд}=200000 Гц и t_{и зонд}=1 мс. В приемниках 9...12 граничные частоты пропускания доплеровского фильтра от 199828 Гц до 199684 Гц. Спад на границах полосы пропускания 3 дБ. Спад усиления на частоте 200000 Гц - 40 дБ.

В заявленном устройстве используется возможность улучшить помехоустойчивость донного морского сторожевого устройства за счет добавления в его состав активного канала, работающего на другом физическом принципе по сравнению с дежурным каналом. Активный канал позволяет сделать фиксированной зону обнаружения корабля-нарушителя и устранить ложные срабатывания сторожевого устройства от помех, одновременно воздействующих на дежурные каналы. В то же время демаскировка сторожевого устройства за счет добавления активного канала ничтожно мала, поскольку обнаружение одиночного кратковременного зондирующего импульса на фоне многочисленных гидроакустических помех задача очень сложная и требующая для ее решения установки стационарного поста наблюдения.