Исследование приемных параметрических антенн в подводном звуковом канале

• Автор: Косырев, Дмитрий Владиленович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 109 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИССЛЕДОВАНИЯ ВОПРОСОВ РАННЕГО ОБНАРУЖЕНИЯ МАЛОШУМЯЩИХ ОБЪЕКТОВ И НЕЛИНЕЙНЫХ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ПРИЕМНИКОВ
ЗВУКА (краткий обзор)
1.1. Исследования распространения волн в
стратифицированном океане
1.2. Исследования приемных параметрических
антенн
2. ЛУЧЕВАЯ КАРТИНА АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ В НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДЕ
2.1. Постановка задачи
2.2. Исследования лучевой картины поля в
линейном приближении
2.3. Влияние нелинейности среды на лучевую
картину поля
2.4. Выводы
3. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИЕМНОЙ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ НА РАССЕЯННЫХ ВОЛНАХ
3.1. Схема приемной параметрической антенны на
рассеянных волнах
3.2. Характеристики волн рассеянных,
объемными рассеивателями
3.3. Взаимодействие сферических акустических
волн в приемной параметрической антенне.
3.4. Амплитуда волны разностной частоты в

локационном параметрическом
приемнике
3.5. Исследование фазы волны накачки в приемной параметрической антенне на
рассеянных волнах
3.6. Характеристики приемной параметрической антенны в подводном звуковом канале
3.7. Экспериментальные исследования характеристики приемной параметрической
антенны с большой базой
3.8. Выводы
4. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
ПРИЕМНЫХ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ АНТЕНН В СИСТЕМАХ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ В
ПОДВОДНОМ ЗВУКОВ ОМ КАНАЛЕ
4.1. Задачи обнаружения объектов по их акустическому полю
4.2. Принципы построения приемных параметрических антенн
4.3. Экспериментальные исследования приемной параметрической антенны на отраженных
волнах
4.4. Методика обработки результатов экспериментальных исследований
4.5. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Звук является весьма перспективным средством исследования подводных глубин, связи, обнаружения и классификации шумящих и не шумящих подводных объектов, расположенных как в толще воды, так и на грунте и в толще донных осадков. С помощью акустических волн в океане проводят разведку полезных ископаемых в толще грунта, разведку залегания железно марганцевых конкреций на дне глубокого океана, поиск рыбных скоплений и оценку биологических ресурсов океана.
Способность звука распространяться на большие расстояния связана с наличием в природе подводного звукового канала, открытого советскими и американскими учеными независимо друг от друга в середине 40-х годов прошлого века. При анализе распространения звука на большие расстояния необходимо учитывать рефракцию звуковых лучей, вдоль которых распространяется звуковая энергия. Рефракция вызвана тем, что море является неоднородной средой с изменяющимися температурой гидростатическим давлением, соленостью и, следовательно, скоростью звука. Масштабы изменений скорости звука в океане различны по вертикали и горизонтали. По вертикали изменения более быстрые, и поэтому при рассмотрении распространения волн в такой неоднородной среде в основном учитываются именно они, хотя при дальнем распространении и медленные изменения по горизонтали могут привести к существенным отклонениям распространения волн от прямолинейного.
Рефракция волн приводит к тому, что при обнаружении подводных объектов активными или пассивными средствами можно попасть в ситуацию, когда определение координат объекта по карте и по данным акустики значительно различаются из-за криволинейности

причем -?- = У = со1^ - фронты волн; линии градиента в - лучи; с0-с
скорость звука в однородной среде. Эйконал в имеет смысл акустической длины луча /45/, а, следовательно, в параметрической приемной антенне акустической базы антенны.
Подставляя (14) в (13), получим:
ЛА-(У2 + У2 + У2)А + к2А + Ц2УА- УЛУ + АЛЛУ) = (15)

— А2 (соевой -1Й У) +- 18т(2йЦ-Л У))

Индекс при "'У означает дифференцирование по соответствующей координате. Приравнивая действительные и мнимые части, получим систему уравнений:
ДА—(У2 + У2 + У2)А + к2А = А2(со8(2сМ -лУ)); '' 1 *"’*

2УА ■ УУ + AДsW = —— А2 (8ш(2оИ — «ЗЛУ)).

Одним из предположений в лучевой акустике является малость поперечных изменений амплитуды, которое записывается в виде
— «к2. В таком приближении в первом уравнении системы (16) А
членом ДА можно пренебречь и получить уравнение
(XV2 + У2 + XV2) = к2 [1—~£ А (со8(2«Ц-ЛУ))] . ^

Учитывая w = —, с»