Активна гідроакустична станція з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини

Реферат: Активна гідроакустична станція з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини містить корабельну частину та буксирувану частину, при цьому до складу буксируваної частини гідроакустичної станції входять кабель-буксир, буксируване тіло, випромінююча зосереджена гідроакустична антена та прийомна зосереджена гідроакустична антена, причому буксируване тіло з'єднано з корабельною частиною гідроакустичної станції за допомогою кабель-буксира. Буксирувана частина гідроакустичної станції додатково споряджена гідродинамічним заглиблювачем, в який вбудована випромінююча антена малої (до 0,3 λ) хвильової висоти. UA 95865 U (54) АКТИВНА ГІДРОАКУСТИЧНА СТАНЦІЯ З ЗОСЕРЕДЖЕНИМИ БУКСИРУВАНИМИ АНТЕНАМИ ЗМІННОЇ ГЛИБИНИ UA 95865 U UA 95865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі морського озброєння, зокрема до гідроакустики, а саме, до гідроакустичних станцій, і може бути використана, наприклад, в корабельних гідроакустичних станціях з буксируваними антенами змінної глибини. Практична реалізація суттєво різних вимог до направлених властивостей гідроакустичних станцій в режимах випромінювання та прийому вимагає наявності в одному буксируваному тілі двох різних антен - випромінюючої та прийомної. Природно, що така реалізація вимагає значних розмірів буксируваного тіла, а при зниженні робочої частоти гідроакустичної станції та збереженні її направлених властивостей стає неможливим збільшення розмірів буксируваного тіла. Тому антени сучасних активних гідроакустичних станцій з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини виконують у вигляді так званих конструктивно-сумісних антенних систем з розділеними функціями випромінювання та прийому. Вони являють собою дві різні антени - прийомну та випромінюючу, суміщені в одному об'ємі, і розміщені перша перед другою, завдяки чому вертикальний розмір антенної системи має розмір найбільшої з антен, що її утворюють. Крім того, прийомні антени формують в горизонтальній площині характеристику направленості типу "ромашка" [1]. Але навіть застосування такого підходу не дозволяє суттєво зменшити робочу частоту активної гідроакустичної станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини, оскільки при цьому збільшуються розміри антен. Таким чином виникає необхідність забезпечити в комплексі підвищення тактико-технічних характеристик зазначеної активної гідроакустичної станції, а саме, збільшення енергетичної дальності її дії завдяки зменшенню робочої частоти активної гідроакустичної станції з буксируваними антенами змінної глибини, без збільшення габаритних розмірів буксируваного тіла. Відома активна гідроакустична станція, що містить прийомну та випромінюючу зосереджені антени, які розміщені в буксируваному тілі [2]. Робота зазначеної станції заснована на випромінюванні зондуючих сигналів і прийомі ехо-сигналів від цілі. В існуючих корабельних активних гідролокаторах, як правило, використовується моностатична схема випромінювання та прийому, коли випромінююча і прийомна зосередженні гідроакустичні антени суміщені в просторі. До недоліків відомої активної гідроакустичної станції належить: - по-перше, направлені властивості антен гідроакустичних станцій суттєво відрізняються між собою в режимах прийому та випромінювання. Якщо випромінююча антена в вертикальній площині може бути ненаправленою або слабонаправленою, то прийомна антена в цій площині повинна бути не тільки направленою (вертикальній розмір її повинен бути від 2 λ і більше, де λ довжина робочої хвилі), а ще й мати малий (1-3 %) рівень бокового поля в секторі кутів 60°-75°, прилеглих до вертикалі зі сторони корабля-носія. Це обумовлено тим, що просторові шуми, які створюються гвинтами корабля-носія гідроакустичної станції, є суттєвою завадою роботі гідроакустичній станції з буксируваною прийомною антеною, яка значно знижує ефективність гідроакустичної станції. Нейтралізація впливу цих шумів здійснюється малим рівнем бокового поля прийомної антени. Для цього прийомна антена повинна мати значно більшу кількість гідроакустичних елементів, які є її фазовими центрами, ніж випромінююча антена; - по-друге, і прийомна, і випромінююча антени розміщуються в одному буксируваному тілі, розміри якого визначаються розмірами обох антен. Це суттєво зменшує можливості зменшення робочої частоти активної гідроакустичної станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини. Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є активна гідроакустична станція з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини, що містить корабельну частину та буксирувану частину, при цьому до буксируваної частини гідроакустичної станції входять кабель-буксир, буксируване тіло, прийомна та випромінююча зосереджені антени, які розміщенні в буксируваному тілі, причому буксируване тіло з'єднано з корабельною частиною гідроакустичної станції за допомогою кабель-буксира [3]. До недоліків технічного рішення, яке вибрано як найближчий аналог (прототип), належить те, що зниження робочої частоти гідроакустичної станції та збереження її направлених властивостей є неможливим із-за неможливості збільшення розмірів буксируваного тіла, в якому розміщені і випромінююча, і прийомна зосередженні антени. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом спорядження буксируваної частини гідроакустичної станції новими конструктивними елементами, а саме, гідродинамічним заглиблювачем, в який вбудовано випромінююча антена, та надання витягнутої обтічної форми буксируваному тілу, в яке вбудована протяжна прийомна антена, забезпечити в комплексі 1 UA 95865 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 підвищення тактико-технічних характеристик зазначеної гідроакустичної станції, а саме, збільшення енергетичної дальності її дії завдяки зменшенню робочої частоти активної гідроакустичної станції з буксируваними антенами змінної глибини. Суть технічного рішення в активній гідроакустичній станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини, що містить корабельну частину та буксирувану частину, при цьому до складу буксируваної частини входять кабель-буксир, буксируване тіло, випромінююча та прийомна зосередженні гідроакустичні антени, причому буксируване тіло з'єднано з корабельною частиною гідроакустичної станції за допомогою кабель-буксира, полягає в тому, що буксирувана частина гідроакустичної станції додатково споряджена гідродинамічним заглиблювачем, в якому вбудована випромінююча антена малої (до 0,3 λ) хвильової висоти. Суть корисної моделі полягає і в тому, що буксируване тіло виконано у вигляді витягнутої обтічної форми і в нього в напряму буксирування вбудована протяжна прийомна антена. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що буксируване тіло розміщено над гідродинамічним заглиблювачем в напряму буксирування таким чином, щоб його переріз по міделю в напрямі буксирування був найменшим. Рішення технічної задачі в активній гідроакустичній станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини, що заявляється, дійсно можливе тому, що випромінююча та прийомна зосередженні гідроакустичні антени виконуються різними за формою та розмірами, які відповідають заданим вимогам до направлених властивостей гідроакустичних станцій в режимах випромінювання та прийому, і розміщуються в різних буксируваних тілах. Для цього буксирувана частина гідроакустичної станції споряджається гідродинамічним заглиблювачем, в якому розміщується випромінююча антена малої (до 0,3 λ) хвильової висоти, а буксируваному тілу надається витягнута обтічна форма і в ньому, в напрямі буксирування, вбудована протяжна прийомна антена. При цьому буксируване тіло розміщено над гідродинамічним заглиблювачем таким чином, щоб його переріз по міделю в напрямі буксирування був найменшим, що зменшує опір буксируванню. Це дає змогу простими конструктивними засобами забезпечити реалізацію суттєво різних вимог до прийомної та випромінюючої антен, зменшити при цьому загальні розміри та масу буксируваної частини гідроакустичної станції та забезпечити тим самим можливість технічної реалізації зниження робочої частоти активної гідроакустичної станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показано схему побудови буксируваної частини активної гідроакустичної станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини та схема її буксирування, на Фіг. 2 показано схему побудови гідродинамічного заглиблювача та буксируваного тіла цієї гідроакустичної станції. Активна гідроакустична станція з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини 1 містить (як варіант конструктивного виконання - див. схему на Фіг. 1) корабельну частину 2 та буксирувану частину 3, при цьому до складу буксируваної частини 3 входять гідродинамічний заглиблювач 4 з вбудованою в ньому випромінюючою антеною малої (до 0,3 λ) хвильової висоти 5, буксируване тіло 6 з вбудованою в ньому протяжною прийомною антеною 7 та кабельбуксир 8. Причому гідродинамічний заглиблювач 4 з'єднаний з корабельною частиною 2 за допомогою кабель-буксира 8. Конструктивно і технологічно буксируване тіло 6, яке є звукопрозорим обтічником протяжної прийомної антени (7), встановлено на гідродинамічному заглиблювачі 4 таким чином, щоб його переріз по міделю 9 в напрямі буксирування був найменшим - див. схему на Фіг. 2. Активна гідроакустична станція з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини, яка забезпечує досягнення рішення технічної задачі, працює таким чином. Оскільки випромінююча антена малої (до 0,3 λ) хвильової висоти 5 та протяжна прийомна антена 7 знаходяться поряд, в активній гідроакустичній станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини 1 використовується моностатична схема випромінювання та прийому звуку. При цьому створені можливості: - практичної реалізації суттєво різних вимог до направлених властивостей гідроакустичних станцій в режимах випромінювання та прийому; - збільшення розмірів буксируваного тіла 6 лише для протяжної прийомної антени 7, а не всієї антенної системи гідроакустичної станції. Випромінююча антена з малою (до 0,3 λ) хвильовою висотою 5 розміщується в гідродинамічному заглиблювачі 4 і випромінює звук при зниженні робочої частоти активної гідроакустичної станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини 1 без суттєвого збільшення розмірів гідродинамічного заглиблювача 4. Протяжна прийомна антена 7, при зниженні робочої частоти активної гідроакустичної станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини 1 та збереженні її направлених властивостей в вертикальній та 2 UA 95865 U 5 10 15 20 25 горизонтальній площинах, має можливість збільшення своїх габаритів, а форма та розміри її буксируваного тіла 6 не прив'язуються при цьому до форми та розмірів випромінюючої антени з малою (до 0,3 λ) хвильовою висотою 5. При цьому випромінююча антена з малою (до 0,3 λ) хвильовою висотою 5 та протяжна прийомна антена 7 можуть мати різну форму. Форма протяжної прийомної антени 7 може бути вибрана у вигляді, який забезпечує найменший переріз по міделю 9 в напрямі буксирування буксируваного тіла 6, в якому розміщена протяжна прийомна антена 7, що зменшить опір буксируванню. Підвищення ефективності застосування активної гідроакустичної станції з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини, яка заявляється, у порівнянні з прототипом досягається шляхом спорядження буксируваної частини гідроакустичної станції новими конструктивними елементами, а саме, гідродинамічним заглиблювачем, в який вбудовано випромінююча антена, та надання витягнутої обтічної форми буксируваному тілу, в яке вбудована протяжна прийомна антена, що забезпечує в комплексі підвищення тактикотехнічних характеристик, а саме, збільшення енергетичної дальності дії завдяки зменшенню робочої резонансної частоти активної гідроакустичної станції з буксируваними антенами змінної глибини. Джерела інформації: 1. Лейко А.Г. Подводные акустические антенны. Методы расчета звуковых полей / А.Г. Лейко, Ю.Е. Шамарин, В.П. Ткаченко. - К.: Аванпостприм, 2000. - 320 с. 2. Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника: состояние и актуальные проблемы / Ю.А. Корякин, С.А.Смирнов, Г.В.Яковлев - Спб: Наука, 2004. - 410 с. - аналог. 3. Дерепа А.В., Лейко А.Г., Меленко Ю.Я. Монография "Комплексная система "гидроакустическое вооружение - надводный корабль". Проблемные аспекты системы "гидроакустическая станция - надводный корабль" с антеннами, размещенными в корпусе корабля" / А.В.Дерепа, А.Г.Лейко, Ю.Я.Меленко. - К.: Издательский дом Дмитрия Бураго, Киев. Издательский дом Дмитрия Бураго, 2014. - 425 с. - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 1. Активна гідроакустична станція з зосередженими буксируваними антенами змінної глибини, що містить корабельну частину та буксирувану частину, при цьому до складу буксируваної частини гідроакустичної станції входять кабель-буксир, буксируване тіло, випромінююча зосереджена гідроакустична антена та прийомна зосереджена гідроакустична антена, причому буксируване тіло з'єднано з корабельною частиною гідроакустичної станції за допомогою кабель-буксира, яка відрізняється тим, що буксирувана частина гідроакустичної станції додатково споряджена гідродинамічним заглиблювачем, в який вбудована випромінююча антена малої (до 0,3 λ) хвильової висоти. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що буксируване тіло виконано у вигляді витягнутої обтічної форми і в нього в напряму буксирування вбудована протяжна прийомна антена. 3. Система за п. 2, яка відрізняється тим, що буксируване тіло розміщено над гідродинамічним заглиблювачем в напряму буксирування таким чином, щоб його переріз по міделю в напрямі буксирування був найменшим. 3 UA 95865 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4