Mornarica će kupiti hidroakustičke komplekse obitelji Mallard. Pl hidroakustički sustavi u protupodmorničkom ratu Značajke širenja akustičnih valova u vodi

Ruska podvodna hidroakustika na prijelazu u 21. stoljeće

Vojna hidroakustika elitna je znanost čiji razvoj može priuštiti samo jaka država

Njemački ALEXANDROV

Posjedujući najveći znanstveni i tehnički potencijal (tvrtka zapošljava 13 doktora i više od 60 kandidata znanosti), koncern razvija sljedeća prioritetna područja domaće hidroakustike:

Višenamjenski pasivni i aktivni sonarni sustavi (GAS) i sustavi (GAS) za osvjetljavanje podvodnog okoliša u oceanu, uključujući podmornice, površinske brodove, zrakoplove, sustave za otkrivanje podvodnih plivača;

Sustavi s fleksibilnim proširenim vučenim antenama za rad u širokom frekvencijskom području za površinske brodove i podmornice, kao i za stacionarne;

Aktivni, pasivni i aktivno-pasivni stacionarni hidroakustički sustavi za zaštitu zone polica od neovlaštenog ulaska površinskih brodova i podmornica;

Hidroakustička navigacija i sustavi pretraživanja i istraživanja «;

Hidroakustički pretvarači, antene, fazni antenski nizovi složenih oblika s do nekoliko tisuća prijemnih kanala;

Akustični zasloni i zvučno prozirni okretnici;

Sustavi prijenosa informacija putem hidroakustičkog kanala;

adaptivni sustavi za obradu hidroakustičkih informacija u složenom hidroakustičkom okruženju i okruženju za ometanje signala;

Ciljajte klasifikatore prema svojim potpisima i finoj strukturi zvučnog polja;

Mjerači brzine zvuka za površinske brodove i podmornice.

Danas je koncern deset poduzeća smještenih u Sankt Peterburgu i Lenjingradskoj regiji, Taganrogu, Volgogradu, Severodvinsku, Republici Kareliji, uključujući istraživačke institute, tvornice za serijsku proizvodnju hidroakustičke opreme, specijalizirana poduzeća za servisiranje opreme na objektima, poligonima . Riječ je o pet tisuća visokokvalificiranih stručnjaka - inženjera, radnika, znanstvenika, od kojih su više od 25% mladi ljudi.

Tim poduzeća razvio je gotovo sve serijski proizvedene SJSC pl ("Rubin", "Ocean", "Rubicon", "Skat", "Skat-BDRM", "Skat-3"), brojne hidroakustički kompleksi i sustavi za površinske brodove ("Platina", "Polynom", stanica za detekciju podvodnih kupača "Pallada"), stacionarni sustavi "Liman", "Volkhov", "Agam", "Dnjestar".

Hidroakustički kompleksi za podmornice koje je stvorilo poduzeće jedinstvena su tehnička sredstva za čije stvaranje je potrebno najviše znanja i veliko iskustvo u hidroakustici. Kao što je jedan duhovnik rekao, zadatak otkrivanja podmornice pomoću uređaja za pronalaženje buke po složenosti je sličan zadatku otkrivanja plamena svijeće na udaljenosti od nekoliko kilometara po jarkom sunčanom danu, pa ipak, za podmornicu u potopljenom položaju, SAC je praktički jedini izvor informacija o okolišu. ... Glavni zadaci koje rješava podmorski sonarni sustav su otkrivanje podmornica, površinskih brodova, torpeda u načinu pronalaženja smjera buke, automatsko praćenje ciljeva, određivanje njihovih koordinata, klasifikacija ciljeva, otkrivanje ciljeva i pronalaženje smjera u sonarnom načinu, presretanje sonarnih signala u širokom frekvencijskom rasponu, pružajući zvučnu podvodnu komunikaciju na velikim udaljenostima, pružajući pregled situacije u blizini i sigurnost plovidbe, osvjetljavajući situaciju leda prilikom plovidbe pod ledom, pružajući zaštitu broda od mina i torpeda, rješavajući probleme u plovidbi - mjerenje brzine, dubine mjesta itd. Osim ovih zadaća, kompleks mora imati snažan automatizirani sustav upravljanja, sustav za nadzor vlastite buke, mora kontinuirano obavljati najsloženije hidrološke proračune kako bi osigurao funkcioniranje svih sustava i predvidio stanje na području operacije podmornice. Kompleks ima simulatore za sve sustave hidroakustičkog kompleksa koji pružaju obuku i obuku osoblja.

Temelj svakog hidroakustičkog kompleksa su antene, fazni diskretni nizovi složenih oblika, koji se sastoje od piezokeramičkih pretvarača, koji moraju osigurati prijem signala iz vodenog okoliša na brodu koji doživljava ogromna opterećenja zbog hidrostatičkog tlaka. Zadaća SAC -a je otkriti te signale u pozadini vlastite buke, buke protoka tijekom kretanja broda, buke mora koja ometa ciljeve i mnoštva čimbenika koji maskiraju korisni signal.

Suvremeni SAC je složeni digitalni kompleks koji obrađuje ogromne tokove informacija u stvarnom vremenu (svaka antena kompleksa sastoji se od tisuća, pa čak i desetaka tisuća pojedinačnih elemenata, od kojih se svaki mora obraditi sinkrono sa svim ostalim). Njegov je rad moguć samo ako se koriste najnoviji višeprocesorski sustavi koji pružaju zadatak istodobnog, u svemiru i višepojasnog, po učestalosti promatranja okolnih akustičkih polja.

Najvažniji i najkritičniji element kompleksa su uređaji za prikaz primljenih informacija. Prilikom stvaranja ovih uređaja rješavaju se ne samo znanstveno -tehnički, već i ergonomski, psihološki problemi - nije dovoljno primiti signal iz vanjskog okruženja; sigurnost broda i kretanje mnogih ciljeva, površine, podmornice, zrak, koji predstavlja potencijalnu prijetnju ili interes za podmornicu. A programeri stalno balansiraju na rubu problema - s jedne strane prikazuju maksimalnu količinu informacija koje kompleks obrađuje, i zahtijeva operater s druge strane, nemojte kršiti "Millerovo pravilo" koje ograničava količinu informacija koje osoba može usvojiti u isto vrijeme.

Važna značajka hidroakustičkih sustava, osobito antena, zahtjevi su za njihovu čvrstoću, izdržljivost, sposobnost rada bez popravka ili zamjene jako dugo - u uvjetima borbene službe obično je nemoguće popraviti sonarsku antenu.

Suvremeni SAC ne može se smatrati samodostatnim, zatvorenim sustavom, već samo kao element integriranog nadzornog sustava, koji prima i koristi apriorno ažurirane a priori informacije o ciljevima iz sustava neakustičke detekcije, izviđanja itd., I izdavanje sustava informacija o promjenjivom podvodnom okruženju, koje analizira taktičke situacije i daje preporuke o korištenju različitih načina rada SAC -a u ovoj situaciji.

Razvoj sonarnih sustava za podmornicu kontinuirano je natjecanje s programerima potencijalnog neprijatelja, s jedne strane, budući da je najvažniji zadatak SAC -a osigurati barem paritet u situaciji dvoboja (neprijatelj vas čuje i prepoznaje , a vi njega na istoj udaljenosti), a potrebno je svim sredstvima i sredstvima povećati domet SAC -a, a uglavnom u načinu pasivnog pronalaženja smjera šuma, koji vam omogućuje otkrivanje ciljeva bez otkrivanja vlastite lokacije, i s brodograditeljima, projektantima podmornica, s druge strane, budući da se buka podmornica smanjuje sa svakom novom generacijom, sa svakim novim projektom, čak i sa svakim novim izgrađenim brodom, te morate detektirati signal na razini nižoj po redoslijedu veličine okolna buka mora. I očito je da je stvaranje modernog hidroakustičkog kompleksa za podmornice XXI stoljeća zajednički rad programera kompleksa i programera broda, zajedničkim projektiranjem i postavljanjem elemenata SAC -a na brod u takvo način na koji je njegov rad u tim uvjetima najučinkovitiji.

Iskustvo u projektiranju SJSC pl, dostupno na našem institutu, omogućuje nam da istaknemo glavna problematična područja od kojih možemo očekivati značajno povećanje učinkovitosti u bliskoj budućnosti.

1. SAC s konformnom i konformnom antenom s poklopcem

Smanjenje razine buke pl, povezano s naporima dizajnera da optimiziraju tehnička rješenja dizajna njegova tijela i mehanizama doveli su do zamjetnog smanjenja dometa SAC -a na suvremenom trgu. Povećanje otvora tradicionalnih antena (sfernih ili cilindričnih) ograničeno je geometrijom prednjeg kraja kućišta. Očigledno rješenje u ovoj situaciji bilo je stvaranje konformne (u kombinaciji s konturama pl) antene, ukupne površine, a time i energetski potencijal koji znatno premašuje analogne pokazatelje za tradicionalne antene. Prvo iskustvo u stvaranju takvih antena pokazalo se prilično uspješnim.

Još više obećavajući smjer je stvaranje konformno-pokrovnih antena smještenih uz bok trga. Duljina takvih antena može biti desetke metara, a površina više od stotinu četvornih metara... Stvaranje takvih sustava povezano je s potrebom rješavanja brojnih tehničkih problema.

Antena s konformnim omotačem nalazi se u području pretežnog utjecaja nehomogenih valova uzrokovanih strukturnim smetnjama, kao i smetnji hidrodinamičkog podrijetla, uključujući i one nastale uslijed pobude tijela upadnim tokom. Zvučni zasloni, koji se tradicionalno koriste za smanjenje utjecaja smetnji na antenu, nisu dovoljno učinkoviti u niskofrekventnom rasponu ugrađenih antena. Mogući načini osiguranja učinkovitog rada ugrađenih antena, sudeći prema inozemnom iskustvu, su, prvo, konstruktivno postavljanje najbučnijih strojeva i mehanizama letjelice na takav način da je njihov utjecaj na sustave na ploči minimalan , i drugo, korištenje algoritamskih metoda za smanjenje učinka strukturnih smetnji na SAC putanju (adaptivne metode za kompenzaciju strukturnih smetnji, uključujući korištenje senzora vibracija koji se nalaze u neposrednoj blizini antene). Korištenje takozvanih metoda "vektorske faze" obrade informacija čini se vrlo obećavajućim, što omogućuje povećanje učinkovitosti složene operacije zbog zajedničke obrade polja tlaka i vibracijskih brzina. Drugi način za smanjenje utjecaja hidrodinamičkih smetnji koje utječu na učinkovitost antena s konformnim omotačem je uporaba pretvarača u foliji (PVDF ploče), koji su zbog prosjeka na površini od 1,0x0,5 m značajno (sudeći prema podaci u literaturi - do 20 dB) utjecaj hidrodinamičkih smetnji na GAK trakt.

2. Prilagodljivi algoritmi za obradu hidroakustičkih informacija, u skladu s okolinom širenja

"Prilagodba" se tradicionalno shvaća kao sposobnost sustava da mijenja svoje parametre ovisno o promjenama uvjeta okoline kako bi održala svoju učinkovitost. Kako se primjenjuje na algoritme za obradu, izraz "prilagodba" znači usklađivanje (u prostoru i vremenu) puta obrade s karakteristikama signala i smetnji. Prilagodljivi algoritmi naširoko se koriste u modernim kompleksima, a njihova učinkovitost određena je uglavnom hardverskim resursima kompleksa. Suvremeniji su algoritmi koji uzimaju u obzir prostorno-vremensku varijabilnost kanala za širenje signala. Korištenje takvih algoritama omogućuje istodobno rješavanje problema otkrivanja, označavanja cilja i klasifikacije, pomoću apriornih informacija o kanalu širenja signala. Izvor takvih informacija mogu biti adaptivni dinamički oceanološki modeli koji s dovoljnom pouzdanošću predviđaju raspodjele temperature, gustoće, saliniteta i neke druge parametre okoliša u području djelovanja trga. Takvi modeli postoje i široko se koriste u inozemstvu. Korištenje dovoljno pouzdanih procjena parametara kanala širenja omogućuje, sudeći prema teoretskim procjenama, značajno povećati točnost određivanja koordinata cilja.

3. zvučni sustavi koji se nalaze na kontroliranim podvodnim vozilima bez posade, kritični zadaci polistatičko otkrivanje u aktivnom načinu rada, kao i zadaci pretraživanja zamuljenih donjih objekata

Podmornica je sama po sebi ogromna građevina, duga više od stotinu metara, i daleko od svih zadataka čije je rješenje nužno radi osiguranja vlastite sigurnosti moguće riješiti postavljanjem hidroakustičkih sustava na sam brod. Jedan od tih zadataka je otkrivanje pri dnu i zamuljenih objekata koji predstavljaju opasnost za brod. Da biste vidjeli objekt, morate mu se približiti što je moguće bliže, bez stvaranja prijetnji vlastitoj sigurnosti. Jedan od mogućih načina rješavanja ovog problema je stvaranje kontroliranog podvodnog bespilotnog vozila, postavljenog na podmornicu, sposobnog samostalno ili upravljanjem putem žice ili podvodne komunikacije prići objektu od interesa i klasificirati ga, te po potrebi uništiti to. Zapravo, zadatak je sličan stvaranju samog hidroakustičkog kompleksa, ali minijaturni, s pogonskom jedinicom na bateriji, smješten na malom samohodnom uređaju koji se može odspojiti s podmornice u potopljenom stanju, a zatim pristati natrag, dok osiguravajući stalnu dvosmjernu komunikaciju. U Sjedinjenim Državama takvi su uređaji stvoreni i uključeni su u naoružanje podmornica najnovije generacije (klase Virginia).

4. Razvoj i stvaranje novih materijala za hidroakustičke pretvarače, koji su manje težine i cijene

Piezokeramički pretvarači koji čine podmorske antene iznimno su složene strukture, sama piezoelektrična keramika vrlo je krhak materijal i potrebni su znatni napori kako bi se ojačala uz održavanje učinkovitosti. Dugo se tragalo za materijalom koji ima ista svojstva pretvaranja energije vibracija u električnu, ali je polimer, izdržljiv, lagan i tehnološki.

Tehnološki napori u inozemstvu doveli su do stvaranja polimernih filmova tipa PVDF, koji imaju piezoelektrični učinak i prikladni su za uporabu u dizajnu zaštitnih antena (postavljenih na brod). Problem je ovdje prvenstveno u tehnologiji stvaranja debelih filmova koji osiguravaju dovoljnu učinkovitost antene. Još više obećava čini se ideja stvaranja materijala sa svojstvima piezoelektrične keramike, s jedne strane, i svojstvima zaštitni zaslon, prigušivanje (ili raspršivanje) neprijateljskih sonarnih signala i smanjenje vlastite buke broda. Takav materijal (piezoresin) primijenjen na trup podmornice zapravo čini cijeli trup broda sonarskom antenom, čime se značajno povećava učinkovitost sonarnih sredstava. Analiza stranih publikacija pokazuje da je u Sjedinjenim Državama takav razvoj već ušao u fazu prototipova, dok u našoj zemlji posljednjih desetljeća nema napretka u tom smjeru.

5. Razvrstavanje ciljeva

Problem klasifikacije u hidroakustici najteži je problem povezan s potrebom određivanja ciljne klase na temelju informacija dobivenih u načinu određivanja smjera (u manjoj mjeri, prema podacima aktivnog načina rada). Na prvi pogled problem se može lako riješiti - dovoljno je registrirati spektar bučnog objekta, usporediti ga s bazom podataka i dobiti odgovor - o kakvom se objektu radi, do imena zapovjednika. Zapravo, spektar mete ovisi o brzini kretanja, kutu mete, spektar koji promatra hidroakustički kompleks sadrži izobličenja zbog prolaska signala kroz nasumično nehomogen kanal širenja (vodeni okoliš), što znači to ovisi o udaljenosti, vremenu, području djelovanja i mnogim drugim razlozima koji problem prepoznavanja spektra čine praktički nerješivim. Stoga se u domaćoj klasifikaciji koriste drugi pristupi koji se odnose na analizu karakterističnih značajki svojstvenih određenoj klasi ciljeva. Drugi problem koji zahtijeva ozbiljna znanstvena istraživanja, ali je hitno potreban, jest klasifikacija donjih i zamuljenih objekata povezanih s prepoznavanjem mina. Poznato je i eksperimentalno potvrđeno da dupini prilično pouzdano prepoznaju predmete ispunjene zrakom i vodom od metala, plastike, drveta. Zadatak istraživača je razviti metode i algoritme koji provode isti postupak koji dupin izvodi pri rješavanju sličnog problema.

6. Zadaća samoobrane

Samoobrana je složen zadatak osiguravanja sigurnosti broda (uključujući zaštitu od torpeda), uključujući otkrivanje, klasifikaciju, označavanje cilja i izdavanje početnih podataka za uporabu oružja i (ili) tehničkih sredstava protumjera. Posebnost ovog zadatka je integrirana uporaba podataka iz različitih podsustava SAC -a, identifikacija podataka koji dolaze iz različitih izvora te osiguravanje interakcije informacija s drugim brodskim sustavima koji osiguravaju uporabu oružja.

Navedeno je samo mali dio onih obećavajućih područja istraživanja koja se trebaju riješiti kako bi se povećala učinkovitost hidroakustičkog oružja koje se stvara. No, od ideje do proizvoda dug je put koji zahtijeva napredne tehnologije, modernu istraživačku i eksperimentalnu bazu, razvijenu infrastrukturu za proizvodnju potrebnih materijala za hidroakustičke pretvarače i antene itd. Valja napomenuti da su posljednje godine za naše poduzeće obilježene ozbiljnom tehničkom opremom baze za proizvodnju i ispitivanje, što je postalo moguće zahvaljujući financiranju u okviru niza saveznih ciljnih programa, civilnih i posebnih namjena, provodi Ministarstvo industrije i trgovine Ruske Federacije. Zahvaljujući ovoj financijskoj potpori, u proteklih pet godina bilo je moguće u potpunosti obnoviti i značajno modernizirati najveći hidroakustički eksperimentalni bazen u Europi, koji se nalazi na teritoriju OJSC koncerna Okeanpribor, radikalno ažurirati proizvodne kapacitete serijskih tvornica koje su dio zabrinutosti, zahvaljujući kojoj je tvornica Priboy Taganrog postala najnaprednije poduzeće za izradu instrumenata na jugu Rusije. Stvaramo nove produkcije - piezo materijale, tiskane ploče, u budućnosti - izgradnju novih proizvodnih i istraživačkih prostora, štandove za postavljanje i puštanje u rad opreme. Za 2 - 3 godine, proizvodni i znanstveni kapaciteti poduzeća, podržani "bankom podataka" novih ideja i razvoja, omogućit će početak stvaranja pete generacije hidroakustičkog oružja, toliko potrebnog mornarici.

U dogledno vrijeme podmornice i protupodmornički zrakoplovi ruske mornarice morat će dobiti novu vrstu sonarnih sustava. Prema posljednjim izvješćima, do kraja desetljeća vojni odjel namjerava nabaviti veliki broj opreme za podvodni nadzor. Takve kupnje omogućit će opremanje mnogih podmornica, zrakoplova itd. U izgradnji ili modernizaciji suvremenim sredstvima otkrivanja.

Krajem ožujka, na službenim stranicama javne nabave Ministarstvo obrane postavilo je novu narudžbu daljnji razvoj materijalni dio mornarice. Prema objavljenim informacijama o natječaju, ministarstvo planira kupiti 55 hidroakustičkih kompleksa (GAK) obitelji MGK-335EM-03 "Mallard" u različitim modifikacijama. Za kupnju svih potrebnih proizvoda vojni odjel neće potrošiti više od 194,6 milijuna rubalja - u prosjeku preko 5,3 milijuna za kompleks. Prvi kompleksi u okviru buduće narudžbe trebali bi biti isporučeni ove godine. Završetak isporuka planiran je za 2019. godinu.

Opća shema kompleksa MGK-335EM-05

Prema objavljenim podacima, oružane snage namjeravaju kupiti komplekse Mallard triju modifikacija, što će im omogućiti opremanje podmornica, protupodmorničkih zrakoplova i stacionarnih sustava. Za podmorničke snage kupuje se 16 kompleksa Kryakva-A. Isti broj sustava mora primiti i pomorsko zrakoplovstvo. Za komplete hidroakustičkih izviđača bit će kupljena 23 kompleta verzije Mallard-V.

Prijave na natječaj primaju se do 17. travnja. Ubrzo nakon toga bit će potpisan ugovor o isporuci potrebnih proizvoda, nakon čega će započeti njihova proizvodnja. Kao što je već spomenuto, vojni resor ove godine želi primiti prve hidroakustičke komplekse potrebnih tipova.

Prema dostupnim podacima, hidroakustički kompleks MGK-335EM-03 Kryakva stvorio je koncern Oceanpribor (St. Petersburg). Ovaj kompleks namijenjen je za ugradnju na brodove male i srednje istisnine. Moguće je ugraditi svu potrebnu opremu i tijekom gradnje brodova i tijekom popravka i modernizacije. U potonjem slučaju, sustav Mallard zamjena je za stariji kompleks MGK-355MS. Prema izvješćima, na bazi brodskog kompleksa stvorene su nove preinake namijenjene za rad na drugim prijevoznicima. Kao rezultat toga, SAC -ove obitelji Mallard mogu koristiti i podmornice, zrakoplovi i stacionarni izvidnički sustavi.

Bez obzira na prijevoznika, kompleksi imaju slične zadatke i maksimalno su unificirani. Njihov glavni zadatak je potraga za podmornicama. Ciljevi se otkrivaju u aktivnom načinu rada pomoću eholokacije ili u pasivnom načinu rada - u ovom se slučaju prate unutarnji zvukovi ciljeva. Osim toga, moguće je detektirati signale iz drugih kompleksa koji rade u aktivnom načinu rada. Također, automatska oprema "Mallard" sposobna je samostalno pratiti pronađeni cilj i izdavati podatke o označavanju cilja uređaju za protupodmorničku obranu za upravljanje vatrom nosača. Postoji mogućnost automatizirane klasifikacije otkrivenog objekta. Kompleksi MGK-335EM-03 "Mallard" imaju funkciju hidroakustičke komunikacije na niskim i visokim frekvencijama. Također predviđa upotrebu komunikacije i identifikacije koda.

Arhitektura SJSC MGK-335EM-03

Kako bi se poboljšale operativne karakteristike, kompleksi imaju niz važnih značajki i funkcija. Tijekom rada hidroakustičkog kompleksa automatski se prati razina zvučne buke. Također, automatizacija je u stanju predvidjeti očekivani raspon sustava, ovisno o trenutnim uvjetima. Postoje automatizirani alati za praćenje rada svih komponenti kompleksa i praćenje njihovog stanja. Automatizacija neovisno prati rad jedinica i vrši dijagnostiku. Ako postoji problem sa automatski način rada provodi se njihova lokalizacija. Obuka rukovatelja dostupna je pomoću simuliranih ciljeva.

U osnovnoj konfiguraciji, namijenjenoj za ugradnju na površinske brodove, MGK-335EM-03 "Mallard" SJC uključuje nekoliko glavnih instrumenata koji rješavaju različite probleme. U ovom slučaju, glavno i jedino sredstvo promatranja i otkrivanja ciljeva je suptilna aktivno-pasivna antena. Izrađen je u obliku cilindričnog tijela opremljenog velikim brojem osjetljivih elemenata. Za održavanje potrebnog položaja antene tijekom rada koristi se poseban sustav ovjesa s stabilizacijskim uređajima. Antena ima visinu od 1 m i promjer od 1 m. Po obodu cilindra nalazi se 36 stupova sa po 12 elemenata.

Također, na brod za lansiranje treba postaviti generator, uređaj za prijem i pojačanje i usklađivanje, kao i uređaje za digitalnu obradu signala te kontrolu i kontrolu stabilizacije. Svi ti elementi kompleksa međusobno su povezani. Električna energija opskrbljuje se svim komponentama kompleksa pomoću zasebnog uređaja za napajanje spojenog na opće brodske električne sustave.

Na radnom mjestu operatora kompleksa predlaže se postavljanje konzole sa svim potrebnim kontrolama. Podaci o podvodnoj situaciji, otkrivenim ciljevima i radu hidroakustičke opreme prikazani su na dva monitora u boji. Glavne kontrole su tipkovnica i trackball koje se nalaze na prednjoj konzoli. Neki od gumba i prekidača postavljeni su pored monitora. Programer Mallardovog sustava također predlaže korištenje vanjskog pokazatelja. Na određenoj udaljenosti od glavne konzole može se instalirati dodatni monitor koji prikazuje informacije o trenutnoj situaciji.

Patka antena "Mallard"

Prema dostupnim podacima, obitelj Mallard uključuje hidroakustičke sustave nekoliko modela, koji se međusobno razlikuju po sastavu posebne opreme, prvenstveno antena i drugih sredstava detekcije. Dakle, u projektu MGK-335EM-01 antena kobilice nadopunjena je vučenom fleksibilnom produženom antenom. Kompleks MGK-335EM-02 uključuje vučnu emitirajuću i fleksibilnu proširenu antenu. Proizvod MGK-335EM-04 odlikuje se proširenim frekvencijskim rasponom pri radu u aktivnom načinu rada, što omogućuje otkrivanje torpeda, a verzija Mallard verzije MGK-335EM-05 ima antene za prijem i odašiljanje koje tone.

Prema službenim podacima koncerna Okeanpribor, MGK-335EM-03 Mallard sposoban je detektirati podmornicu ekvivalentnog radijusa Re = 10 m na udaljenostima do 10-12 km. Koordinate mete određuju se s točnošću od 30 'ležajem. Točnost dometa doseže 1% ljestvice udaljenosti. U načinu pronalaženja smjera šuma, kompleks je sposoban snimiti zvukove s frekvencijom od 1,5 do 7 kHz. Nakon što je detektirao cilj i uzeo ga za praćenje, točnost određivanja ležaja je 30 '. Način otkrivanja hidroakustičkog signala, koji podrazumijeva otkrivanje tuđih SAC-ova koji rade u aktivnom načinu rada, omogućuje vam upravljanje frekvencijskim rasponom od 1,5-7 kHz. Ležaj prema izvoru detektiranog signala određuje se s točnošću od 10 °.

Analizom prirode primljenih reflektiranih ili presretnutih signala, kompleks MGK-335EM-03 može utvrditi pripadnost otkrivenog objekta jednoj ili drugoj klasi opreme. Uz određenu pomoć operatora, sonarski sustav može razlikovati podmornicu od torpeda. Istodobno je moguće istovremeno izdati označavanje cilja sustavima protupodmorničkog naoružanja.

Kompleks "Mallard" odlikuje se prilično visokim karakteristikama hidroakustičke komunikacije, a ima i neke posebne sposobnosti. Niskofrekventna ili visokofrekventna komunikacija provodi se na dometima do 20 km. Kodna komunikacija, identifikacija otkrivenog objekta ili promjena udaljenosti do njega mogu se izvesti na udaljenostima do 30 km. Uz pomoć GAK MGK-335EM-03 posada broda nosača može izdržavati telefonski priključak i s ruskim podmornicama i s brodovima koji koriste frekvencijski pojas NATO -a.

Složena upravljačka ploča

Prema potonjem, mornarica će u razdoblju od 2017. do 19. godine morati primiti 55 kompleta SAC-ova MGK-335EM-03 "Mallard" u različitim konfiguracijama, predviđenim za montažu na nosače različitih klasa. Većina ove opreme planira se instalirati na hidroakustičkim izviđačkim postajama, dok će ostale komplekse koristiti podmornice i zrakoplovi. Točne informacije o budućim prijevoznicima naručenih kompleksa, iz očiglednih razloga, dana ovaj trenutak odsutan. Zasad ostaje samo napraviti prognoze i pokušati predvidjeti kakva će oprema biti opremljena takvom opremom.

U slučaju protupodmorničkog zrakoplovstva, zrakoplovi Il-38 i Tu-142 posljednjih modifikacija mogu se smatrati mogućim nosačima kompleksa nove vrste. Sada je ova tehnika u popravcima i modernizaciji, tijekom koje dobiva različitu novu opremu. U sljedećem projektu obnove opreme mogu se koristiti i najnoviji hidroakustički sustavi.

Bit će kupljeno 16 kompleksa u konfiguraciji za podmornice. Vjerojatno će se ta oprema koristiti u budućim popravcima postojećih brodova relativno starih projekata. S obzirom na starost i opremljenost podmornica u uporabi, može se pretpostaviti da su sve domaće nuklearne i dizel-električne podmornice svih postojećih projekata... Nisu svi brodovi ruskih podmorničkih snaga opremljeni suvremenim sredstvima za praćenje podvodne situacije, zbog čega su im potrebni novi slični proizvodi. Kako se popravak bude odvijao, moći će primati nove uređaje s poboljšanim karakteristikama.

Zanimljivo je da u uvjetima trenutnog natječaja ne postoji klauzula o kupnji hidroakustičkih sustava namijenjenih za ugradnju na površinske brodove. Proizvod MGK-335EM-03 prvotno je razvijen posebno kao brodski uređaj za promatranje, pa se tek tada razvio, zbog čega se mogao instalirati na druge nosače. Iz nekih ne posve razumljivih razloga, neposredni planovi vojnog odjela za kupnju brodskog SJSC "Mallard" izostaju.

Shema brodskog kompleksa MGK-335EM-05 s dodatnom ispusnom antenom

Kako prenose domaći mediji, već se zna kamo će otići kupljeni hidroakustički sustavi. Dobivene proizvode Ministarstvo obrane distribuirat će među nekoliko formacija mornarice i pomorskog zrakoplovstva odgovornih za provedbu protupodmorničke obrane. Oprema će ići u Kronstadt, Severomorsk i Novorossiysk, kao i u neke baze na Primorskom području. Drugi detalji budućeg rada perspektivnih sustava još nisu objavljeni.

Iz dostupnih podataka proizlazi da će opremanje podmornica, zrakoplova i stacionarnih sonarskih sustava novim kompleksima obitelji MGK-335EM-03 Mallard imati pozitivne posljedice na cjelokupnu protupodmorničku obranu flote u cjelini. Tijekom izgradnje ili modernizacije podmornica, zrakoplova itd. dobit će suvremenu opremu za praćenje podvodnih objekata, što će sukladno tome utjecati na učinkovitost njihovog rada. Kao rezultat toga, domet i vjerojatnost otkrivanja potencijalno opasnih objekata značajno će se povećati.

Uz glavne zadatke povezane s otkrivanjem i praćenjem različitih objekata, novi SAC -i mogu se koristiti za identifikaciju pronađenih ciljeva, izdavanje oznaka ciljeva za sustave upravljanja itd. Predviđen je i režim osposobljavanja kako bi se olakšalo osposobljavanje hidroakustičkih operatera.

Prema službenim podacima, sredinom travnja vojni resor završit će s prihvaćanjem prijava na nedavno raspisani natječaj te će početi birati dobavljača potrebne opreme. Uskoro bi se trebao pojaviti ugovor o opskrbi, nakon čega će započeti serijska proizvodnja SJSC -a potrebnih izmjena. Prvi uzorci takve opreme planiraju se primiti ove godine, posljednji - najkasnije do kraja 2019. godine. Očito će se opskrba takvim proizvodima provoditi istodobno s izgradnjom / modernizacijom njihovih prijevoznika. To znači da će najkasnije početkom idućeg desetljeća domaća protupodmornička obrana dobiti novu opremu, a s njom i nove sposobnosti. Sve će to pozitivno utjecati na potencijal ratne mornarice u cjelini.

Na temelju materijala sa web stranica:
http://zakupki.gov.ru/
http://i-mash.ru/
http://oceanpribor.ru/
http://armsdata.net/
http://flot.com/

Ruska podvodna hidroakustika na prijelazu u 21. stoljeće

Vojna hidroakustika elitna je znanost čiji razvoj može priuštiti samo jaka država

Njemački ALEXANDROV

Posjedujući najveći znanstveni i tehnički potencijal (tvrtka zapošljava 13 doktora i više od 60 kandidata znanosti), koncern razvija sljedeća prioritetna područja domaće hidroakustike:

Sustavi s fleksibilnim proširenim vučenim antenama za rad u širokom frekvencijskom području za površinske brodove i podmornice, kao i za stacionarne;

Aktivni, pasivni i aktivno-pasivni stacionarni hidroakustički sustavi za zaštitu zone polica od neovlaštenog ulaska površinskih brodova i podmornica;

Hidroakustička navigacija i sustavi pretraživanja i istraživanja «;

Hidroakustički pretvarači, antene, fazni antenski nizovi složenih oblika s do nekoliko tisuća prijemnih kanala;

Akustični zasloni i zvučno prozirni okretnici;

Sustavi prijenosa informacija putem hidroakustičkog kanala;

adaptivni sustavi za obradu hidroakustičkih informacija u složenom hidroakustičkom okruženju i okruženju za ometanje signala;

Ciljajte klasifikatore prema svojim potpisima i finoj strukturi zvučnog polja;

Mjerači brzine zvuka za površinske brodove i podmornice.

Tim tvrtke razvio je gotovo sve serijski proizvedene SJSC pl (Rubin, Ocean, Rubikon, Skat, Skat-BDRM, Skat-3), niz sonarnih sustava i sustava za površinske brodove (Platina "," Polynom ", stanica detekcije podvodnih plivača "Pallada"), stacionarni sustavi "Liman", "Volkhov", "Agam", "Dnjestar".

Najvažniji i najkritičniji element kompleksa su uređaji za prikaz primljenih informacija. Prilikom stvaranja ovih uređaja rješavaju se ne samo znanstveno -tehnički, već i ergonomski, psihološki problemi - nije dovoljno primiti signal iz vanjskog okruženja; sigurnost broda i kretanje mnogih ciljeva, površine, podmornice, zrak, koji predstavlja potencijalnu prijetnju ili interes za podmornicu. A programeri neprestano balansiraju na rubu problema - s jedne strane, za prikaz maksimalne količine podataka koje kompleks obrađuje i potrebne za operatora, s druge strane, da ne krši "Millerovo pravilo" koje ograničava količina informacija koje osoba može asimilirati u isto vrijeme.

1. SAC s konformnom i konformnom antenom s poklopcem

Smanjenje razine buke pl -a, povezano s nastojanjima projektanata da optimiziraju tehnička rješenja za konstrukcije njegova trupa i mehanizme, dovelo je do zamjetnog smanjenja dometa SAC -a na suvremenoj pl. Povećanje otvora tradicionalnih antena (sfernih ili cilindričnih) ograničeno je geometrijom prednjeg kraja kućišta. Očigledno rješenje u ovoj situaciji bilo je stvaranje konformne (u kombinaciji s konturama pl) antene, ukupne površine, a time i energetski potencijal koji znatno premašuje analogne pokazatelje za tradicionalne antene. Prvo iskustvo u stvaranju takvih antena pokazalo se prilično uspješnim.

Još više obećavajući smjer je stvaranje konformno-pokrovnih antena smještenih uz bok trga. Duljina takvih antena može biti desetke metara, a površina je više od stotinu četvornih metara. Stvaranje takvih sustava povezano je s potrebom rješavanja brojnih tehničkih problema.

2. Prilagodljivi algoritmi za obradu hidroakustičkih informacija, u skladu s okolinom širenja

3. Akustički sustavi smješteni na kontroliranim podvodnim vozilima bez posade, rješavanje problema polistatičke detekcije u aktivnom načinu rada, kao i problem traženja zamuljenih podnih objekata

4. Razvoj i stvaranje novih materijala za hidroakustičke pretvarače, koji su manje težine i cijene

Tehnološki napori u inozemstvu doveli su do stvaranja polimernih filmova tipa PVDF, koji imaju piezoelektrični učinak i prikladni su za uporabu u dizajnu zaštitnih antena (postavljenih na brod). Problem je ovdje prvenstveno u tehnologiji stvaranja debelih filmova koji osiguravaju dovoljnu učinkovitost antene. Još više obećava čini se ideja stvaranja materijala koji ima svojstva piezoelektrične keramike, s jedne strane, i svojstva zaštitnog štita, prigušujući (ili raspršujući) neprijateljske sonarske signale i smanjujući vlastite brodove buke. Takav materijal (piezoresin) primijenjen na trup podmornice zapravo čini cijeli trup broda sonarskom antenom, čime se značajno povećava učinkovitost sonarnih sredstava. Analiza stranih publikacija pokazuje da je u Sjedinjenim Državama takav razvoj već ušao u fazu prototipova, dok u našoj zemlji posljednjih desetljeća nema napretka u tom smjeru.

5. Razvrstavanje ciljeva

6. Zadaća samoobrane

Hidroakustika (od grčkog. hidor- voda, akusticoc- slušni) - znanost o pojavama koje se javljaju u vodenom okolišu i povezane su s širenjem, emisijom i primanjem akustičnih valova. Uključuje razvoj i stvaranje hidroakustičkih uređaja namijenjenih uporabi u vodenom okolišu.

Povijest razvoja

Hidroakustika- znanost koja se brzo razvija i nesumnjivo ima veliku budućnost. Njegovoj pojavi prethodio je dug razvoj teorijske i primijenjene akustike. Prve podatke o očitovanju ljudskog interesa za širenje zvuka u vodi nalazimo u bilješkama poznatog renesansnog znanstvenika Leonardo da Vinci :

Prva mjerenja udaljenosti pomoću zvuka napravio je ruski istraživač akademik Ya. D. Zakharov. 30. lipnja 1804. letio je balonom s toplim zrakom u znanstvene svrhe i u ovom je letu upotrijebio odraz zvuka s površine zemlje za određivanje visine leta. Dok je bio u košu s loptom, glasno je vikao u rog pokazujući prema dolje. Nakon 10 sekundi začuo se izrazito čujan odjek. Iz toga je Zakharov zaključio da je visina kugle iznad tla otprilike 5 x 334 = 1670 m. Ova metoda je bila osnova za radio i sonar.

Uz razvoj teorijskih pitanja, u Rusiji su provedena praktična proučavanja fenomena širenja zvukova u moru. Admiral S.O. Makarov 1881. - 1882. godine predložio je korištenje uređaja nazvanog fluktometar za prijenos informacija o brzini protoka pod vodom. Time su postavljeni temelji za razvoj nove grane znanosti i tehnologije - hidroakustička telemetrija.

Dijagram hidrofonske postaje baltičkog pogona, model 1907: 1 - pumpa za vodu; 2 - cjevovod; 3 - regulator tlaka; 4 - elektromagnetski hidraulični zatvarač (telegrafski ventil); 5 - telegrafski ključ; 6 - hidraulični membranski radijator; 7 - strana broda; 8 - spremnik s vodom; 9 - zatvoreni mikrofon

1890 -ih godina. u Baltičkom brodogradilištu, na inicijativu kapetana 2. reda M.N. Beklemisheva, započeli su radovi na razvoju hidroakustičkih komunikacijskih uređaja. Prva ispitivanja hidroakustičkog emitera za podvodnu komunikaciju provedena su krajem 19. stoljeća. u eksperimentalnom bazenu u luci Galernaya u St. Vibracije koje je emitirala dobro su praćene 7 vjera na plutajućem svjetioniku Nevsky. Kao rezultat istraživanja 1905. stvorio prvi hidroakustički komunikacijski uređaj, u kojem je posebna podvodna sirena kojom se upravlja telegrafskim ključem imala ulogu odašiljača, a ugljični mikrofon pričvršćen iznutra na trup broda služio je kao prijemnik signala. Signale je snimao aparat Morse i uho. Kasnije je sirena zamijenjena emitorom membranskog tipa. Učinkovitost uređaja, nazvanog hidrofonska stanica, značajno se poboljšala. Morska ispitivanja nove postaje održana su u ožujku 1908. godine. na Crnom moru, gdje je raspon pouzdanog prijema signala premašio 10 km.

Prve serijske sonarne komunikacijske postaje projektirane od strane Baltičkog brodogradilišta 1909.-1910. instaliran na podmornicama "Šaran" , "Palica" , "Kečiga" , « Skuša» i « Smuđ»... Prilikom postavljanja postaja na podmornice, radi smanjenja smetnji, prijemnik se nalazio u posebnom oklopu, vučenom iza krme na sajli. Britanci su do takve odluke došli tek tijekom Prvog svjetskog rata. Tada je ta ideja zaboravljena i tek krajem 1950 -ih ponovno je korištena različite zemlje pri stvaranju brodskih stanica sonara protiv ometanja.

Poticaj za razvoj hidroakustike bio je prvi svjetski rat... Za vrijeme rata u zemlji Antanta pretrpio velike gubitke trgovaca i mornarice zbog djelovanja njemačkih podmornica. Bilo je potrebno pronaći način kako se s njima nositi. Ubrzo su pronađeni. Potopljena podmornica može se čuti zbog buke koju stvaraju propeleri i radni mehanizmi. Imenovan je uređaj koji detektira bučne objekte i određuje njihovo mjesto tražilo smjera zvuka... Francuski fizičar P. Langevin 1915. predložio je da se za prvu postaju za određivanje smjera zvuka koristi osjetljivi prijemnik napravljen od Rochelle soli.

Osnove hidroakustike

Značajke širenja akustičkih valova u vodi

Komponente događaja pojavljivanja odjeka.

Početak opsežnih i temeljnih istraživanja širenja akustičnih valova u vodi postavljen je tijekom Drugog svjetskog rata, što je bilo diktirano potrebom rješavanja praktičnih problema mornarica i, prije svega, podmornica. Eksperimentalni i teorijski rad nastavljen je u poslijeratnim godinama i sažet u niz monografija. Kao rezultat ovih radova identificirane su i poboljšane neke značajke širenja akustičkih valova u vodi: apsorpcija, slabljenje, refleksija i lom.

Apsorpciju energije akustičnog vala u morskoj vodi uzrokuju dva procesa: unutarnje trenje medija i disocijacija otopljenih soli u njemu. Prvi proces pretvara energiju akustičnog vala u toplinu, a drugi, pretvarajući se u kemijsku energiju, uklanja molekule iz ravnotežnog stanja i one se raspadaju u ione. Ova vrsta apsorpcije naglo raste s povećanjem učestalosti zvučnih vibracija. Prisutnost suspendiranih čestica, mikroorganizama i temperaturnih anomalija u vodi također dovodi do slabljenja akustičkog vala u vodi. U pravilu su ti gubici mali i uključeni su u ukupnu apsorpciju, međutim ponekad, kao što je, primjerice, u slučaju rasipanja s traga broda, ti gubici mogu biti i do 90%. Prisutnost temperaturnih anomalija dovodi do činjenice da akustični val ulazi u zone akustične sjene, gdje može proći kroz više refleksija.

Prisutnost sučelja voda - zrak i voda - dno dovodi do odbijanja akustičkog vala od njih, a ako se u prvom slučaju akustički val potpuno reflektira, onda u drugom slučaju koeficijent refleksije ovisi o materijalu dna: loše odražava blatnjavo dno, dobro pješčano i kameno ... Na malim dubinama, zbog višestrukih refleksija akustičkog vala između dna i površine, pojavljuje se podvodni zvučni kanal u kojem se akustični val može širiti na velike udaljenosti. Promjena veličine brzine zvuka na različitim dubinama dovodi do zakrivljenosti zvučnih "zraka" - loma.

Refrakcija zvuka (savijanje putanje zvučnog snopa)

Prelom zvuka u vodi: a - ljeti; b - zimi; s lijeve strane - promjena brzine s dubinom.

Brzina širenja zvuka mijenja se s dubinom, a promjene ovise o dobu godine i dana, dubini rezervoara i nizu drugih razloga. Zvučne zrake koje izviru iz izvora pod određenim kutom prema horizontu savijene su, a smjer zavoja ovisi o raspodjeli brzina zvuka u mediju: ljeti, kada su gornji slojevi topliji od donjih, zrake se savijaju prema dolje i u većini slučajeva reflektiraju se s dna, gubeći značajan dio svoje energije; zimi, kada donji slojevi vode zadržavaju svoju temperaturu, dok se gornji slojevi hlade, zrake se savijaju prema gore i više puta odbijaju od vodene površine, dok se gubi mnogo manje energije. Stoga je zimi raspon širenja zvuka veći nego ljeti. Okomita raspodjela brzine zvuka (VDS) i gradijent brzine imaju odlučujući utjecaj na širenje zvuka u morskom okolišu. Raspodjela brzine zvuka u različitim regijama Svjetskog oceana je različita i mijenja se tijekom vremena. Postoji nekoliko tipičnih slučajeva HRVD -a:

Raspršivanje i apsorpcija zvuka nehomogenostima medija.

Širenje zvuka u podvodnom zvuku. kanal: a - promjena brzine zvuka s dubinom; b - put zraka u zvučnom kanalu.

Za širenje zvukova visoka frekvencija kada su valne duljine vrlo male, zahvaćene su male nepravilnosti koje se obično javljaju u prirodnim rezervoarima: mjehurići plina, mikroorganizmi itd. Ove nepravilnosti djeluju na dva načina: apsorbiraju i rasipaju energiju zvučnih valova. Zbog toga se s povećanjem učestalosti zvučnih vibracija smanjuje raspon njihovog širenja. Taj je učinak posebno izražen u površinskom sloju vode, gdje ima najviše nehomogenosti.

Raspršenje zvuka zbog nepravilnosti, kao i nepravilnosti na površini vode i dnu, uzrokuje fenomen podvodni odjek prateći slanje zvučnog impulsa: zvučni valovi, koji se reflektiraju iz skupa nehomogenosti i spajaju, daju zatezanje zvučnog impulsa, nastavljajući se nakon njegova završetka. Granice raspona širenja podvodnih zvukova također su ograničene unutarnjom bukom mora koja ima dvostruko podrijetlo: dio buke proizlazi iz utjecaja valova na površinu vode, iz morskog talasa, iz buke valjanje kamenčića itd .; drugi dio povezan je s morskom faunom (zvukovi koje proizvode vodeni organizmi: ribe i druge morske životinje). Biohidroakustika se bavi ovim vrlo ozbiljnim aspektom.

Udaljenost širenja zvučnog vala

Raspon širenja zvučnih valova složena je funkcija frekvencije zračenja koja je jedinstveno povezana s valnom duljinom zvučnog signala. Kao što znate, visokofrekventni zvučni signali brzo se prigušuju zbog snažne apsorpcije u vodenom mediju. S druge strane, niskofrekventni signali mogu se širiti na velike udaljenosti u vodenom okolišu. Tako se zvučni signal s frekvencijom od 50 Hz može širiti u oceanu na udaljenostima tisuća kilometara, dok signal s frekvencijom od 100 kHz, tipičan za sonar sa bočnim pogledom, ima raspon širenja od samo 1-2 km . Približni radni rasponi suvremenih sonara s različitim frekvencijama zvučnog signala (valna duljina) dati su u tablici:

Područja uporabe.

Hidroakustika je dobila široku praktičnu primjenu, budući da još nije stvoren učinkovit sustav za prijenos elektromagnetskih valova pod vodom na bilo kojoj značajnoj udaljenosti, pa je stoga zvuk jedino moguće sredstvo komunikacije pod vodom. U tu svrhu koriste zvučne frekvencije od 300 do 10 000 Hz te ultrazvuk od 10 000 Hz i više. Elektrodinamički i piezoelektrični odašiljači i hidrofoni koriste se kao odašiljači i prijamnici u području zvuka, a piezoelektrični i magnetostrikcijski u ultrazvučnom području.

Najvažnije primjene hidroakustike:

Za rješavanje vojnih problema;
Pomorska plovidba;
Podvodna komunikacija;
Istraživanje ribe;
Oceanološka istraživanja;
Područja djelovanja za razvoj bogatstva dna Svjetskog oceana;
Korištenje akustike u bazenu (kod kuće ili u centru za sinkronizirano plivanje)
Obuka morskih životinja.

Bilješke (uredi)

Literatura i izvori informacija

KNJIŽEVNOST:

V.V. Shuleikin Fizika mora... - Moskva: "Znanost", 1968 .. - 1090 str.
I.A. Rumunjski Osnove hidroakustike... - Moskva: "Brodogradnja", 1979. - 105 str.
Yu.A. Koryakin Hidroakustički sustavi... - Sankt Peterburg: "Znanost Sankt Peterburga i morska sila Rusije", 2002 .. - 416 str.