УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ГИДРОАКУСТИКА ПОДВОДНЫХ ЛОДОК

Книга УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕПодводные лодки оснащаются гидроакустической аппаратурой различного назначения: прослушивания и пеленгования шумов, эхо-локации подводных объектов, звукоподводной связи, подводной и подледной навигации, целеуказания оружию, противодействия гидроакустическому наблюдению.

 

Эта аппаратура позволяет подводным лодкам свободно ориентироваться в подводном положении, обнаруживать и выбирать цели, а при необходимости и уклоняться от преследования.

В зарубежных флотах уделяется большое внимание оснащению гидроакустическими средствами подводных лодок.

Так, например, на американских торпедных атомных подводных лодках установлен гидроакустический комплекс АN/ВQQ-2, масса которого составляет 50 тонн, а занимаемый объем 15 м3.

Приемоизлучающее устройство комплекса занимает всю носовую оконечность подводной лодки. В состав комплекса входит несколько специальных гидроакустических станций.

Гидроакустическая станция АN/ВQS-6 является основной составляющей частью комплекса, главное назначение которой — слежение за обнаруженными целями и обеспечение применения оружия. Она работает на низких частотах в активном и пассивном режимах. Станция имеет крупногабаритную сферическую акустическую антенну диаметром 3—4,5 метра, состоящую из 1245 пьезокерамических преобразователей из цирконата свинца.

 

Акустическая антенна обеспечивает работу станции в активном режиме направленного излучения в горизонтальной плоскости или узконаправленного излучения со сканированием в горизонтальной и вертикальной плоскостях. В активном режиме может производиться круговой обзор всенаправленным излучением или остро направленным лучом. Эхо-сигналы регистрируются на индикаторе кругового обзора в виде яркостной отметки. При шумопеленговании лепесток диаграммы направленности перемещается в пространстве. Регистрация сигналов осуществляется электронно-лучевым индикатором и электромеханическим самописцем — регистратором пеленга. Информация о цели с пульта активного режима станции поступает на вычислитель — индикатор АN/ВQA-3, где она обрабатывается, и определяются элементы движения цели (курс, скорость), общая величина изменения расстояния и величина изменения пеленга. После обработки данных вычислитель-индикатор передает их на приборы управления стрельбой.

Шумопеленгаторная станция АN/ВQR-7 тоже является одним из основных элементов комплекса. Основное назначение ее — обнаружение шумящих целей на больших дальностях. Станция имеет подковообразную антенну, совмещенную с обводами носовой части корпуса подводной лодки. В антенну входят 156 приемников, расположенных в три горизонтальные линии, проходящие вдоль корпуса подводной лодки на расстоянии 15 метров с каждого борта. Шумы цели регистрируются электромеханическим самописцем.

 

В состав комплекса входит также гидроакустическая станция классификации целей АМ/ВQQ-3, которая принимает и анализирует шумы с последующей их классификацией и записью на магнитную ленту рекордера. В состав станции входит устройство контроля и анализа собственных шумов. Принимаемые шумы анализируются с помощью системы узкополосных фильтров, при этом выявляются характерные особенности спектра шумов, присущие тем или иным целям, затем они сравниваются с ранее записанными эталонными шумами. Тем самым обеспечивается объективность классификации шумов, однако, как считают зарубежные специалисты, основная роль в этом принадлежит гидроакустикам — операторам.

Гидроакустическая станция АN/ВQА-2, входящая в комплекс, обеспечивает звукоподводную связь с надводными кораблями и подводными лодками. Станция имеет устройство, обеспечивающее скрытность переговоров.

Размещение антенн гидроакустического комплекса АN/ВQQ-2 на американской подводной лодке показано на рис. 14.

Схема размещения антенн гидроакустического комплекса АN/ВQQ-2 на американской подводной лодке

Рис. 14. Схема размещения антенн гидроакустического комплекса АN/ВQQ-2 на американской подводной лодке:

1 — сферическая антенна станции ВQ-6; 2 — полуэллиптическая антенна станции ВQР-7; 3—5 — линейные приемные антенны

Еще на ранних стадиях создания гидроакустического комплекса АN/ВQQ-2 начались работы по его модернизации. Гидроакустическую станцию АN/ВQS-6 было решено заменить более простой и надежной в эксплуатации гидроакустической станцией АN/ВQ5-13. Она может работать в активном и пассивном режимах, в режимах звукоподводной связи и всенаправленного фиксированного излучения и сканирования в заданном секторе, а также в качестве доплеровской навигационной системы.

По данным зарубежной печати, на новых торпедных подводных лодках предполагается установить усовершенствованный гидроакустический комплекс АN/ВQQ-5, в котором гидроакустическая станция АN/ВQS-6 будет заменена станцией АN/ВQS-13DНА. Она рассчитана для работы в активном и пассивном режимах, режиме звукоподводной связи и может быть использована как доплеровская навигационная система. Станция способна обеспечить повышенную скорость кругового обзора пространства. Излучение акустической энергии может быть всенаправленным со сканированием луча в заданном секторе или направленным в узком луче. Акустическая антенна имеет многолучевую диаграмму направленности, для формирования лучей которой используется цифровая система с регистрами сдвига. Помехоустойчивость при приеме сигналов повышается за счет использования широкой или узкой полосы пропускания приемного тракта, при этом узкополосная обработка сигналов производится при работе в активном и пассивном режимах, а также при классификации контакта. В режиме звукоподводной связи предполагается использовать телетайп, а также аппаратуру шифрования сообщений и скрытности переговоров.

Бурное развитие подводного флота, а особенно появление ракетных и атомных подводных лодок, дало толчок дальнейшему совершенствованию гидроакустических средств и комплексов. По данным зарубежной печати, гидроакустические комплексы подводных лодок развиваются в следующих направлениях: увеличение дальности действия гидроакустических станций в режиме эхо-пеленгования; создание шумопеленгаторных систем целеуказания для торпедного и ракетного оружия; совершенствование автоматических средств классификации целей и средств звукоподводной связи.

Ведутся работы по дальнейшему развитию гидроакустической аппаратуры для более эффективного выделения слабых сигналов на фоне шумовых помех. По мнению зарубежных специалистов, для этой цели может быть использована система обработки сигнала со сжатием по времени. Эта система позволит не только повысить помехоустойчивость приемного тракта, но и обеспечить формирование диаграммы направленности, а также получить высокую точность пеленгования. Предполагается, что методом сжатия сигнала можно измерять расстояния до цели в пассивном режиме. Рассматривается также вопрос использования быстродействующих цифровых логических устройств для выделения слабых сигналов из шумов по принципу суммирования и усреднения повторяющихся импульсов в принимаемых сигналах. Одним из возможных путей решения проблемы классификации контактов является визуальное распознавание сигналов. Обработанный электронно-вычислительной машиной сигнал поступает на электронный индикатор, на экране которого он отображается в виде условного символа. Этот визуальный образ сравнивается с образами сигналов различных целей, хранящихся в устройстве долговременной памяти электронно-вычислительной машины.

Потенциальные возможности улучшения работы гидроакустических станций достаточно велики, однако воплощение их в жизнь связано с большими трудностями. По мнению зарубежных специалистов, существенному улучшению работы гидроакустических станций способствует использование электронно-цифровых вычислительных машин для имитации различных способов обработки сигналов. В гидроакустической станции на экране индикатора кругового обзора при посылке высвечиваются отметки, которые могут быть эхо-сигналами от реальных целей или следствием реверберации и шумов. При следующей посылке большинство отметок располагается в разных местах экрана, и только отметки от реальных целей появляются примерно в одном и том же месте. Оператору трудно запомнить изображение на экране. Использование же памяти электронно-цифровой вычислительной машины позволяет успешно решить эту проблему.

В последние годы в США стали применять новый метод проектирования и создания гидроакустической аппаратуры. Так, гидроакустическая станция для атомной ракетной подводной лодки была собрана из ранее заготовленных стандартных элементов электронных устройств. Функциональная и механическая стандартизация способствует созданию определенного числа однотипных взаимозаменяемых модульных конструкций, что приводит к резкому снижению затрат, связанных с производством различных систем. Например, при создании гидроакустической станции ТSS из 108 различных типов модулей 80% было разработано заранее.

В электронных блоках системы ТSS используются различные комбинации этих модулей. Общее число модульных элементов в блоках системы составляет 1600, причем 81% их относится к числу ранее сконструированных. Стандартные модульные конструкции были использованы также при создании гидроакустического комплекса АN/ВQQ-5, который, как сообщалось, продолжают усовершенствовать. Основные элементы передающей подсистемы — усилитель мощности и формирователь луча — будут установлены на сфере для улучшения работы и значительного сокращения размеров гидроакустической станции.