БИБЛИОТЕКА

Просмотров

Website Hit Counters

УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ВОДНОЙ СРЕДЫ

Книга УЛЬТРАЗВУК В ВОЕННОМ ДЕЛЕГлавной проблемой противолодочной обороны, по мнению зарубежных специалистов, продолжает оставаться обнаружение и классификация подводных целей, что объясняется недостаточной изученностью условий океанской среды и их влияния на работу гидроакустических средств.

 

Известно, что скорость распространения звука в морской воде зависит от ее температуры, солености и гидростатического давления. Таким образом, для точного определения места подводной лодки в данном районе необходимо иметь данные о температуре, солености и плотности воды. Кроме того, на характер распространения звука в океане влияют отражающие свойства дна, изменяющиеся в зависимости от рельефа и состава грунта, а также водной поверхности, которые также изменяются в зависимости от волнения и наличия пузырьков воздуха.

Дождь, ветер, пролетающие самолеты, расположенные на берегу промышленные предприятия и надводные корабли увеличивают уровень шумов водной среды. К собственным шумам моря добавляются шумы, создаваемые живыми организмами. Затухание звуковой энергии увеличивается с повышением частоты звука, что делает низкочастотные звуковые колебания более пригодными для дальнего обнаружения подводных лодок. Рассеяние звука также изменяется в зависимости от наличия различных растворенных солей, взвешенных частиц и морских организмов. Все эти факторы усложняют обнаружение подводных лодок.

 

Большинство исследовательских работ военно-морских сил США направлено на изучение особенностей распространения звука в верхнем, наиболее теплом слое моря. В поверхностном звуковом канале звук иногда проходит значительные расстояния. Нижняя граница поверхностного звукового канала является слоем скачка, ниже которого температура непрерывно понижается и скорость распространения звука резко падает. Поверхностный звуковой канал может находиться на глубине 60—90 м и простираться на большой площади или представлять собой узкий и короткий звуковой канал. Местонахождение звуковых каналов непрерывно меняется. Ниже поверхностного звукового канала вода может иметь постоянную температуру, а также другие температурные характеристики (инверсионное расположение температурных слоев). В этом случае теплый слой может находиться между двумя слоями воды с более низкой температурой.

 

Поскольку слой скачка отклоняет звуковые лучи, то подводная лодка может уйти от обнаружения гидроакустической станцией переходом из одного изотермического слоя в другой. Влияние слоев воды с различной температурой на прохождение звуковой энергии гидроакустической станции показано на рис. 13.

Влияние слоев воды с плавным изменением температуры на прохождение звуковой энергии гидроакустической станции

Влияние слоев воды со скачкообразным изменением температуры на прохождение звуковой энергии гидроакустической станции

Рис. 13. Влияние слоев воды с различной температурой на прохождение звуковой энергии гидроакустической станции: а — плавное изменение температуры; б — скачкообразное изменение температуры

По мнению зарубежных специалистов, большое значение для противолодочной обороны приобретает изучение океанской среды. Знание условий распространения звука в водной среде различной плотности и температуры, а также других факторов обеспечивает большую дальность обнаружения корабельных гидроакустических станций, систем самонаведения и т. п. В США создана служба ASWEPS для прогнозирования гидрологических условий в данном районе. Эта служба "использует специальные приборы для анализа условий среды и средства для передачи полученных данных. Необходимые сведения об океанской среде на различной глубине поступают от кораблей, судов, радиогидроакустических буев, самолетов и передаются по радио на центральный береговой пункт для анализа, сопоставления записи на магнитной ленте и нанесения на специальные карты.

Составленные на основе их прогнозы рассылаются для применения в оперативных целях.

Для повышения эффективности использования корабельных гидроакустических станций в США разработана акустическая аппаратура для дистанционного измерения параметров морской среды: скорости звука, температуры и других параметров. В этой аппаратуре предполагается использовать разовые свободно погружающиеся зонды, а результаты измерений передавать с помощью гидроакустических сигналов.

Для обнаружения подводных лодок под слоем температурного скачка на американских противолодочных кораблях и кораблях некоторых других капиталистических стран нашли широкое применение буксируемые гидроакустические станции с переменной глубиной погружения. По мнению зарубежных специалистов, буксируемые гидролокаторы по сравнению с обычными имеют следующие преимущества: возможность выбора глубины буксировки акустической антенны, обеспечивающей наилучшие условия обнаружения; возможность заглубления антенны под слой температурного скачка, значительно снижающего эффективность обычных гидролокаторов; снижение влияния волнения моря и помех от своего корабля.

На кораблях иностранных флотов применяется несколько типов буксируемых гидролокаторов, отличающихся главным образом конструктивными особенностями подъемно-опускного устройства. Из-за больших размеров и массы буксируемого контейнера с акустической антенной на кабель-трос воздействуют повышенные нагрузки. При буксировке тяговое усилие намного возрастает, поэтому для уменьшения лобового сопротивления и снижения вибрации кабель-троса применяют специальный обтекатель из резины или синтетических материалов. По данным зарубежной печати, конструкция кабель-троса и контейнера позволяет вести поиск подводных лодок на скорости до 27 узлов. Общими недостатками буксируемых гидролокаторов считаются относительно большие размеры и масса забортных систем, что создает значительные трудности при их выборке и постановке, а также снижает скорость и ухудшает маневренность корабля.

Одна из современных американских буксируемых гидроакустических станций — AN/SОS-1З. В ней применены специальные схемы и конструктивные решения, обеспечивающие, по мнению зарубежных специалистов, значительное повышение надежности и удобство ремонта. В станции уменьшено число элементов, требующих регулировки, повышена стабильность работы схем, радиолампы заменены полупроводниковыми приборами и элементами. Для американских сторожевых кораблей разработан буксируемый гидролокатор AN/SОS-З5, который имеет массу почти вдвое меньшую, чем первый образец, и более надежен в работе. Для малых противолодочных кораблей создан буксируемый гидролокатор AN/SОS-З6. Аналогичные гидроакустические станции разработаны для катеров на подводных крыльях и воздушной подушке.

По мнению зарубежных специалистов, использование буксируемых гидролокаторов на новых принципах движения требует решения ряда технических вопросов, в основном связанных с большой скоростью буксировки и вызываемых его гидродинамическими помехами. В иностранных флотах ведутся работы по совершенствованию буксируемых гидролокаторов. Сообщалось, что одно из направлений — создание буксируемой антенны в виде шланга, в которой размещается большое количество преобразователей. Такая антенна менее подвержена воздействию собственных помех и повышенных перегрузок.

По сведениям зарубежной печати, в последние годы по заказу военно-морских сил США разрабатываются новые буксируемые гидроакустические станции. Одна из них AN/SQR-14 — предназначена для буксировки надводными кораблями, другая (система ТАSTLASS) —для буксировки атомными подводными лодками. Последняя является дополнением к гидроакустическому комплексу AN/BQQ-5 и обеспечивает эффективное обнаружение низкочастотных тональных сигналов, излучаемых подводными лодками. Дальнейшие усовершенствования гидроакустических систем обнаружения подводных лодок привели к созданию семейства буксируемых гидрофонных антенных решеток. Одну из таких решеток имеет станция AN/SQR-15, являющаяся базой для разработки трех поколений и шести прототипов гидроакустических станций. Антенные решетки могут буксироваться с большой скоростью, не производя значительного шума.

Совершенствование средств противолодочной обороны ведется и в других направлениях. Так, например, военные специалисты США предусматривают применение глубоководных аппаратов и батискафов, оснащенных гидроакустической аппаратурой. Это вызвало появление глубоководных подвижных гидроакустических станций, применение которых позволило более эффективно использовать свойства глубоководного звукового канала для обнаружения подводных лодок на больших расстояниях.

В зарубежной печати сообщалось, что помимо основных типов противолодочных гидроакустических станций, работающих на принципе использования импульсных излучающих систем, создаются гидролокаторы с непрерывным и многоимпульсным излучением. Созданы гидроакустические станции бокового обзора, преимуществами которых являются высокие частоты и хорошая разрешающая способность. Однако они имеют малую дальность действия. Применение гидролокаторов бокового обзора и других станций непрерывного излучения с частотной модуляцией позволяет определять пеленг с ошибкой менее одного градуса и расстояние с точностью до нескольких сантиметров; дальность же действия таких станций не превышает нескольких сот метров.

С помощью гидролокатора можно обнаружить не только подводную лодку, но и якорные, дрейфующие и донные мины. Раньше надводные корабли были совершенно беспомощны при плавании в районах, не очищенных от мин, а подводные лодки форсировали минные поля с ежесекундным ожиданием взрыва. Гидролокатор позволяет определить местонахождение мин. А если место установки мин известно, их всегда можно обойти или уничтожить. Обнаружить мины труднее, чем подводные лодки, так как эхо-сигнал от мины намного слабее, а следовательно, и на рекордограмме запись тоже менее отчетлива. Поэтому для поиска мин разработаны специальные гидролокаторы. По сообщениям зарубежной печати, их используют для поиска других малоразмерных объектов, находящихся па дне. Так, например, с помощью гидроакустических миноискателей вели поиск водородной бомбы в районе Паломареса, а также затонувших американских подводных лодок. Зарубежные специалисты считают, что гидроакустические станции миноискания должны обеспечивать обнаружение мин и других небольших металлических предметов, находящихся под слоем ила, а также определение их координат.

Современные гидроакустические станции миноискания отличаются от обычных гидролокаторов повышенной разрешающей способностью, достигнутой благодаря применению более высоких частот и соответственно за счет резкого снижения дальности обнаружения мин и подводных объектов. Эффективность гидроакустических станций для поиска мин в большой степени зависит от гидрологических условий, характера грунта и рельефа дна. Отражение акустической энергии от каменистого грунта создает значительную реверберационную помеху, забивающую слабый эхо-сигнал от мин или других подводных объектов. Наибольшие дальности обнаружения наблюдаются при твердом песчаном грунте дна.