Исследование и разработка методов гидроакустического поиска малоразмерных заиленных объектов в условиях мелководья

• Автор: Ишутко, Анатолий Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 179 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОИСКА ДОННЫХ И ЗАИЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ С ПОМОЩЬЮ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

1.1. Анализ путей и методов обнаружения

донных и заиленных объектов

1.2. Использование параметрических антенн для решения задач

щ поиска объектов на мелководье в фунте

1.3. Выводы
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОБЗОРА ПРОСТРАНСТВА И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ЗАИЛЕННЫХ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ

2.1. Особенности условий поиска заиленных объектов и

режимы поиска

2.2. Основные принципы построения гидроакустических средств
Ш' поиска заиленных объектов
2.3. Разработка метода и алгоритмов измерения координат малоразмерных заиленных объектов
2.4. Исследование способов измерения координат
заиленных объектов
2.5. Разработка инженерной методики измерения координат малоразмерных заиленных объектов
2.6. Разработка способа формирования статического веера

характеристик направленности в параметрической
приемной антенне

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ГИДРОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПОИСКА МАЛОРАЗМЕРНЫХ ЗАИЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
3.1. Разработка методики расчета и исследование энергетической дальности обнаружения параметрическим гидролокатором малоразмерных заиленных объектов с учетом шумовых и реверберационных помех
3.2. Исследования влияния нелинейного взаимодействия волн накачки параметрической антенны в грунте на характеристики акустического поля разностной частоты
щ, 3.3. Разработка методики расчета энергетических характеристик
параметрических гидролокационных систем при обнаружении заиленных объектов с учетом помех и нелинейного взаимодействия волн накачки в грунте
3.4. Исследование характеристик локационной приемной
параметрической антенны с веером статических лучей
4. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПОИСКА ЗАИЛЕННЫХ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1. Структура гидроакустического комплекса для поиска малоразмерных объектов с параметрическими антеннами
4.2. Результаты экспериментальных исследований
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Проблема поиска в условиях мелководья малоразмерных подводных объектов, лежащих на дне и особенно скрытых слоем донного ила или грунта, является одной из наиболее актуальных и сложных задач гидроакустики.
Принципиально важно, чтобы предназначенная для этих целей аппаратура обладала высокой избирательностью по направлению, работала в сравнительно низкочастотном диапазоне с широкополосными сигналами, имела небольшие массогабаритные показатели антенной системы. Применение высоконаправленной широкополосной системы необходимо для получения высокого разрешения, низкочастотный диапазон необходим для обеспечения хорошего проникновения сигналов в донный грунт, малые габариты важны при установке на плавсредствах малого водоизмещения в условиях мелководья. Большинству указанных, весьма противоречивых, требований удовлетворяет класс гидроакустической аппаратуры с параметрическими антеннами, принцип действия которых основан на нелинейном взаимодействии акустических волн.
Обладая высокой направленностью на низких, хорошо проникающих в грунт, частотах, малогабаритностью и широким диапазоном частот, параметрические гидролокаторы являются практически единственным перспективным средством поиска заиленных объектов, археологических предметов, трубопроводов, кабелей и других малоразмерных целей в толще донных осадков.
Основными трудностями обнаружения заиленных объектов являются: наличие сильной шумовой помехи, так как использование низких частот предполагает работу гидролокатора в наиболее "шумном" диапазоне, наличие отражений от неровностей дна, интенсивной донной реверберации и объемной реверберации в грунте.
направленности. Кроме того, необходимо создавать протяженную пузырьковую среду, что сопряжено с большими трудностями. Значительно легче создать тонкий пузырьковый слой, что и рассматривается авторами работ [77-81], в которых рассматриваются результаты экспериментальных и теоретических исследований характеристик параметрических излучателей с пузырьковым слоем в дальнем поле и в области взаимодействия волн накачки. Введение слоя пузырьков в дальнем поле параметрического излучателя позволяет увеличить уровень давления при сохранении ширины характеристики направленности. Введение слоя пузырьков в область нелинейного взаимодействия повышает эффективность, позволяет управлять направленностью.
Вопросы реализации остронаправленного параметрического гидроакустического излучателя рассмотрены в [82], причем, повышение эффективности параметрического взаимодействия достигнуто за счет использования сигнала накачки с гребенчатым спектром. Сигнал накачки представляет собой биение нескольких колебаний с частотами, отличающимися одна от другой на величину разностной частоты и одинаковой начальной фазой. При взаимодействии спектральных компонент такого сигнала накачки формируется широкополосный сигнал разностной частоты с дискретным спектром, при этом основная часть энергии перекачивается в амплитуду сигнала накачки, являющейся нижней частотой в спектре сигнала разностной частоты. Проведенные исследования показали возможность увеличения эффективности параметрического взаимодействия. Использовался плоский преобразователь накачки с геометрическими размерами 0,7x0,9 м, работающий на средней частоте Г = 20 кГц при акустической мощности 5 кВт, обеспечивая генерацию сигнала разностной частоты в диапазоне 31,5-500 Гц.
В [83] рассматриваются вопросы реализации преобразователей накачки с увеличенной площадью излучения и возможности их применения в параметрических гидроакустических излучателях. Предлагается преобразователь накачки выполнить в виде плоской дискретной антенной решетки, набранной из отдельных направленных преобразователей. В таких излучателях удается