La Marina acquisterà i sistemi idroacustici della famiglia Kryakva. Sistemi idroacustici sottomarini nella guerra antisommergibile Caratteristiche della propagazione delle onde acustiche in acqua
L'idroacustica subacquea russa all'inizio del XXI secolo
L'idroacustica militare è una scienza d'élite, il cui sviluppo può essere garantito solo da uno stato forte
tedesco ALESSANDROV
Possedendo il più alto potenziale scientifico e tecnico (13 medici e oltre 60 candidati di scienze lavorano nell'impresa), la preoccupazione sviluppa le seguenti aree prioritarie dell'idroacustica domestica:
Sistemi sonar multifunzionali passivi e attivi (HAC) e sistemi (GAS) per l'illuminazione della situazione subacquea nell'oceano, anche per sottomarini, navi di superficie, aerei, sistemi di rilevamento subacquei;
Sistemi con antenne rimorchiate estese flessibili per il funzionamento in un'ampia gamma di frequenze per navi di superficie e sottomarini, nonché stazionarie;
Sistemi sonar stazionari attivi, passivi e attivi-passivi per proteggere la zona di piattaforma dalla penetrazione non autorizzata di navi di superficie e sottomarini;
Navigazione idroacustica e sistemi di ricerca e rilevamento”;
Trasduttori idroacustici, antenne, array di antenne a fase complessa con un massimo di diverse migliaia di canali di ricezione;
Schermi acustici e carenature trasparenti al suono;
Sistemi per la trasmissione di informazioni attraverso un canale idroacustico;
sistemi adattativi per l'elaborazione di informazioni idroacustiche in condizioni di complesse condizioni idrologiche acustiche e di interferenza del segnale;
Classificatori di bersagli in base alle loro firme e alla struttura fine del campo sonoro;
Misuratori di velocità del suono per navi di superficie e sottomarini.
The Concern oggi è composto da dieci imprese situate a San Pietroburgo e nella regione di Leningrado, Taganrog, Volgograd, Severodvinsk, Repubblica di Carelia, compresi istituti di ricerca, impianti per la produzione in serie di apparecchiature idroacustiche, imprese specializzate per la manutenzione di apparecchiature presso strutture, discariche . Si tratta di cinquemila specialisti altamente qualificati: ingegneri, lavoratori, scienziati, di cui oltre il 25% sono giovani.
Il team dell'impresa ha sviluppato quasi tutti GAK pl prodotti in serie ("Rubin", "Ocean", "Rubicon", "Skat", "Skat-BDRM", "Skat-3"), un certo numero di complessi idroacustici e sistemi per navi di superficie ("Platinum", "Polynom", stazione di rilevamento subacquei "Pallada"), sistemi fissi "Liman", "Volkhov", "Agam", "Dniester".
I complessi idroacustici per sottomarini creati dall'impresa sono mezzi tecnici unici, la cui creazione richiede la massima conoscenza e una vasta esperienza nell'idroacustica. In parole povere, il compito di rilevare un sottomarino con un rilevatore di direzione del rumore è simile per complessità al compito di rilevare la fiamma di una candela a una distanza di diversi chilometri in una luminosa giornata di sole, eppure per un sottomarino sommerso, il CAS è praticamente l'unica fonte di informazioni sull'ambiente. I compiti principali risolti dal complesso idroacustico del sottomarino sono il rilevamento di sottomarini, navi di superficie, siluri nella modalità di rilevamento della direzione del rumore, tracciamento automatico dei bersagli, determinazione delle loro coordinate, classificazione dei bersagli, rilevamento e rilevamento della direzione dei bersagli in modalità sonar, intercettazione di segnali idroacustici in un'ampia gamma di frequenze, fornendo solide comunicazioni subacquee su lunghe distanze, fornendo una panoramica della situazione ravvicinata e della sicurezza della navigazione, illuminando la situazione del ghiaccio durante la navigazione sotto il ghiaccio, fornendo protezione da mine e siluri per la nave, risolvendo problemi di navigazione - misurare velocità, profondità, ecc. Oltre a questi compiti, il complesso deve disporre di un potente sistema di controllo automatizzato, un sistema per il monitoraggio del proprio rumore, deve eseguire continuamente i calcoli idrologici più complessi per garantire il funzionamento di tutti i sistemi e prevedere la situazione nell'area del sottomarino di operazioni. Il complesso dispone di simulatori per tutti i sistemi del complesso idroacustico, fornendo formazione e addestramento del personale.
La base di qualsiasi complesso idroacustico sono le antenne, array discreti in fase di forma complessa, costituiti da trasduttori piezoceramici, che dovrebbero garantire la ricezione dei segnali dall'ambiente acquatico su una barca che sta subendo enormi carichi a causa della pressione idrostatica. Il compito dell'HAC è di rilevare questi segnali sullo sfondo del loro stesso rumore, rumore del flusso quando l'imbarcazione è in movimento, rumore del mare, bersagli interferenti e una miriade di altri fattori che mascherano il segnale utile.
Il moderno HAC è il complesso digitale più complesso che elabora enormi flussi di informazioni in tempo reale (ogni antenna del complesso è costituita da migliaia o addirittura decine di migliaia di singoli elementi, ognuno dei quali deve essere elaborato in modo sincrono con tutti gli altri). Il suo funzionamento è possibile solo utilizzando i più recenti sistemi multiprocessore che prevedono il compito di osservazione simultanea, nello spazio, e multi-range, in frequenza, dei campi acustici circostanti.
L'elemento più importante e responsabile del complesso sono i dispositivi per la visualizzazione delle informazioni ricevute. Quando si creano questi dispositivi, vengono risolti non solo problemi scientifici e tecnici, ma anche ergonomici e psicologici: non è sufficiente ricevere un segnale dall'ambiente esterno, è necessario che gli operatori del complesso (e questo è il numero minimo di persone) in un dato momento hanno un quadro completo dell'ambiente, controllando e effettivamente la sicurezza della nave, e il movimento di una varietà di bersagli, di superficie, sottomarini, aerei, che rappresentano una potenziale minaccia o interesse per il sottomarino. E gli sviluppatori si bilanciano costantemente al limite del problema: da un lato, visualizza la quantità massima di informazioni elaborate dal complesso e richiesto dall'operatore, invece, non violano la “regola di Miller”, che limita la quantità di informazioni assimilabili contemporaneamente da una persona.
Una caratteristica importante dei sistemi idroacustici, in particolare delle antenne, sono i requisiti per la loro resistenza, durata e capacità di lavorare senza riparazioni e sostituzioni per molto tempo - di norma, è impossibile riparare un'antenna idroacustica in condizioni di servizio di combattimento .
Un moderno HAC non può essere considerato un sistema chiuso autosufficiente, ma solo come un elemento di un sistema integrato di sorveglianza sottomarina che riceve e utilizza informazioni a priori continuamente aggiornate sui bersagli da sistemi di rilevamento non acustico, ricognizione, ecc., e fornisce informazioni su una situazione subacquea mutevole nel sistema, che analizza le situazioni tattiche e fornisce raccomandazioni sull'uso di varie modalità HAC in una determinata situazione.
Lo sviluppo di sistemi sonar per un sottomarino è una competizione continua con gli sviluppatori di un potenziale nemico, da un lato, poiché il compito più importante del SAC è garantire almeno la parità in una situazione di duello (il nemico ti sente e ti riconosce , e sei alla stessa distanza), ed è necessario con tutti i mezzi e mezzi per aumentare la portata del SAC, e principalmente nella modalità di rilevamento della direzione del rumore passivo, che consente di rilevare i bersagli senza smascherare la propria posizione, e con i costruttori navali, progettisti di sottomarini, invece, poiché il rumore dei sottomarini diminuisce ad ogni nuova generazione, ad ogni nuovo progetto, anche ad ogni nuova nave costruita, ed è necessario rilevare un segnale che sia di ordini di grandezza più basso di livello rispetto ai rumori circostanti del mare. Ed è ovvio che la creazione di un moderno complesso idroacustico per sottomarini del 21° secolo è un lavoro congiunto degli sviluppatori del complesso e degli sviluppatori della barca, che progettano e posizionano congiuntamente elementi dell'HAC sulla nave in un tale modo che il suo funzionamento in queste condizioni sia più efficace.
L'esperienza nella progettazione del SJSC pl, disponibile presso il nostro istituto, ci consente di identificare le principali aree problematiche dalle quali possiamo aspettarci un significativo aumento di efficienza nel prossimo futuro.
1. HAC con antenna di copertura conforme e conforme
Ridurre il livello di rumore del sottomarino, associato agli sforzi di ottimizzazione dei progettisti soluzioni tecniche strutture del suo scafo e meccanismi, hanno portato a una notevole diminuzione della portata dell'SJSC sulla piazza moderna. L'aumento dell'apertura delle antenne tradizionali (sferiche o cilindriche) è limitato dalla geometria del muso dello scafo. La soluzione ovvia in questa situazione è stata la creazione di un'antenna conforme (combinata con i contorni del pl), l'area totale, e quindi il cui potenziale energetico supera significativamente quelli delle antenne tradizionali. La prima esperienza nella creazione di tali antenne si è rivelata un discreto successo.
Una direzione ancora più promettente è la realizzazione di antenne di copertura conformi poste lungo il lato della piazza. La lunghezza di tali antenne può essere di decine di metri e l'area - più di cento metri quadrati. La creazione di tali sistemi è associata alla necessità di risolvere una serie di problemi tecnici.
L'antenna di copertura conforme si trova nell'area di influenza predominante delle onde disomogenee causate da interferenze strutturali, nonché interferenze di origine idrodinamica, comprese quelle derivanti dall'eccitazione del corpo da parte del flusso in arrivo. Gli schermi acustici, tradizionalmente utilizzati per ridurre l'effetto delle interferenze sull'antenna, non sono sufficientemente efficaci nella gamma delle basse frequenze delle antenne di bordo. Possibili modi per garantire l'efficace funzionamento delle antenne di bordo, a giudicare dall'esperienza straniera, sono, in primo luogo, il posizionamento costruttivo delle macchine e dei meccanismi più rumorosi dei sottomarini in modo tale che il loro effetto sui sistemi di bordo sia minimo e, in secondo luogo, l'uso di metodi algoritmici per ridurre l'influenza dell'interferenza strutturale sul percorso SJC (metodi adattativi per compensare l'interferenza strutturale, incluso l'utilizzo di sensori di vibrazione situati in prossimità dell'antenna). Sembra molto promettente utilizzare i cosiddetti metodi di elaborazione delle informazioni a "fase vettoriale", che consentono di aumentare l'efficienza del complesso grazie all'elaborazione congiunta dei campi di pressione e della velocità vibrazionale. Un altro modo per ridurre l'effetto dell'interferenza idrodinamica, che influisce sull'efficienza delle antenne di copertura conformi, è l'uso di convertitori di pellicola (piastre PVDF), che consentono, grazie alla media su un'area di 1,0x0,5 m, di (a giudicare dai dati in letteratura - fino a 20 dB) riduce l'influenza dell'interferenza idrodinamica sul percorso dell'HJC.
2. Algoritmi adattivi per l'elaborazione delle informazioni idroacustiche, coerenti con l'ambiente di propagazione
Per "adattamento" si intende tradizionalmente la capacità di un sistema di modificare i propri parametri a seconda delle mutevoli condizioni ambientali al fine di mantenerne l'efficienza. Per quanto riguarda gli algoritmi di elaborazione, con il termine "adattamento" si intende il coordinamento (nello spazio e nel tempo) del percorso di elaborazione con le caratteristiche dei segnali e del rumore. Gli algoritmi adattivi sono ampiamente utilizzati nei complessi moderni e la loro efficienza è determinata principalmente dalle risorse hardware del complesso. Più moderni sono gli algoritmi che tengono conto della variabilità spazio-temporale del canale di propagazione del segnale. L'uso di tali algoritmi consente di risolvere simultaneamente i problemi di rilevamento, designazione del bersaglio e classificazione utilizzando a priori informazioni sul canale di propagazione del segnale. La fonte di tali informazioni possono essere modelli oceanografici dinamici adattivi che predicono con sufficiente affidabilità la distribuzione di temperatura, densità, salinità e alcuni altri parametri ambientali nell'area di funzionamento del pl. Tali modelli esistono e sono ampiamente utilizzati all'estero. L'uso di stime sufficientemente affidabili dei parametri del canale di propagazione consente, a giudicare da stime teoriche, di aumentare significativamente l'accuratezza della determinazione delle coordinate del bersaglio.
3. Sistemi acustici posti su veicoli subacquei senza pilota controllati, compiti decisivi rilevamento polistatico in modalità attiva, nonché il compito di cercare oggetti sul fondo limoso
Il sottomarino stesso è una struttura enorme, lunga più di cento metri, e lontana da tutti i compiti che devono essere risolti per garantire la propria sicurezza possono essere risolti posizionando sistemi idroacustici sulla nave stessa. Uno di questi compiti è il rilevamento di oggetti vicini al fondo e limosi che rappresentano un pericolo per la nave. Per visualizzare un oggetto, è necessario avvicinarsi ad esso il più vicino possibile senza creare una minaccia per la propria sicurezza. Uno dei possibili modi per risolvere questo problema è creare un veicolo senza pilota subacqueo controllato, posizionato su un sottomarino, in grado di avvicinarsi all'oggetto di interesse e classificarlo, e, se necessario, distruggerlo, indipendentemente o controllando un filo o sana comunicazione subacquea. In effetti, il compito è simile alla creazione del complesso idroacustico stesso, ma in miniatura, dotato di un'unità di propulsione a batteria, posizionato su un piccolo dispositivo semovente in grado di sganciarsi da un sottomarino sommerso e quindi attraccare, fornendo al contempo due costanti modo di comunicazione. Negli Stati Uniti, tali dispositivi sono stati creati e fanno parte delle armi dell'ultima generazione di sottomarini (del tipo Virginia).
4. Sviluppo e realizzazione di nuovi materiali per trasduttori idroacustici, caratterizzati da minor peso e costo
I trasduttori piezoceramici che compongono le antenne sottomarine sono progetti estremamente complessi, il piezoceramico stesso è un materiale molto fragile ed è necessario uno sforzo considerevole per renderlo resistente pur mantenendo l'efficienza. E per molto tempo si è ricercata un materiale che abbia le stesse proprietà di convertire l'energia vibrazionale in energia elettrica, ma che sia un polimero, durevole, leggero e tecnologicamente avanzato.
Gli sforzi tecnologici all'estero hanno portato alla creazione di film polimerici di tipo PVDF, che hanno un effetto piezoelettrico e sono convenienti per l'uso nella costruzione di antenne di superficie (posizionate a bordo di una barca). Il problema qui è principalmente nella tecnologia di creazione di film spessi che forniscano un'efficienza dell'antenna sufficiente. Ancora più promettente sembra essere l'idea di creare un materiale che abbia le proprietà della piezoceramica, da un lato, e le proprietà schermo protettivo, che attutisce (o disperde) i segnali del sonar nemico e riduce il rumore della nave. Tale materiale (piezoresina) depositato sullo scafo di un sottomarino rende di fatto l'intero scafo della nave un'antenna idroacustica, fornendo un notevole aumento dell'efficienza dei mezzi idroacustici. L'analisi delle pubblicazioni estere mostra che negli Stati Uniti tali sviluppi sono già passati allo stadio dei prototipi, mentre nel nostro Paese non si sono registrati progressi in questa direzione negli ultimi decenni.
5. Classificazione degli obiettivi
Il compito di classificazione in idroacustica è il problema più difficile associato alla necessità di determinare la classe di un target a partire dalle informazioni ottenute nella modalità di rilevamento della direzione del rumore (in misura minore, dai dati della modalità attiva). A prima vista, il problema è facilmente risolvibile: basta registrare lo spettro di un oggetto rumoroso, confrontarlo con il database e ottenere una risposta: che tipo di oggetto è, fino al nome del comandante. Infatti lo spettro del bersaglio dipende dalla velocità, dall'angolo del bersaglio, lo spettro osservato dal complesso idroacustico contiene distorsioni dovute al passaggio del segnale attraverso un canale di propagazione casualmente disomogeneo (ambiente acquatico), e quindi dipende da distanza, meteo, area di azione e molti altri motivi, che rendono praticamente irrisolvibile il problema del riconoscimento da parte dello spettro. Pertanto, nella classificazione nazionale, vengono utilizzati altri approcci relativi all'analisi delle caratteristiche insite in una particolare classe di target. Un altro problema che richiede una seria ricerca scientifica, ma è urgente, è la classificazione degli oggetti vicini al fondo e limosi associati al riconoscimento delle mine. È noto e sperimentalmente confermato che i delfini riconoscono con sicurezza oggetti pieni di aria e acqua fatti di metallo, plastica e legno. Il compito dei ricercatori è sviluppare metodi e algoritmi che implementino la stessa procedura che esegue un delfino quando risolve un problema simile.
6. Il compito dell'autodifesa
L'autodifesa è un compito complesso di garantire la sicurezza di una nave (compresa la protezione anti-siluro), compreso il rilevamento, la classificazione, la designazione del bersaglio, il rilascio di dati iniziali per l'uso delle armi e (o) mezzi tecnici contraccolpo. La particolarità di questo compito è l'uso integrato dei dati provenienti da vari sottosistemi del SAC, l'identificazione di dati provenienti da varie fonti e la fornitura di informazioni sull'interazione con altri sistemi navali che prevedono l'uso di armi.
Quanto sopra è solo una piccola parte di quelle promettenti aree di ricerca che devono essere svolte per aumentare l'efficacia delle armi idroacustiche in fase di creazione. Ma da un'idea a un prodotto è una lunga strada, che richiede tecnologie avanzate, una moderna ricerca e una base sperimentale e un'infrastruttura di produzione sviluppata. materiali necessari per trasduttori e antenne idroacustiche, ecc. Si segnala che gli ultimi anni sono stati caratterizzati per la nostra impresa da un serio riequipaggiamento tecnico della base produttiva e di collaudo, reso possibile grazie al finanziamento di una serie di programmi federali mirati, civili e speciali, condotti dal Ministero dell'Industria e del Commercio Federazione Russa. Grazie a questo sostegno finanziario, negli ultimi cinque anni è stato possibile riparare completamente e modernizzare in modo significativo la più grande piscina sperimentale idroacustica d'Europa, situata nel territorio di OAO Concern Okeanpribor, per potenziare radicalmente le capacità produttive degli impianti seriali che fanno parte di la preoccupazione, grazie alla quale lo stabilimento di Taganrog "Priboy" è diventato l'impresa di strumenti più avanzata nel sud della Russia. Stiamo creando nuovi impianti di produzione - piezomateriali, circuiti stampati, in futuro - la costruzione di nuove aree di produzione e scientifiche, stand per l'installazione e la messa in servizio di apparecchiature. In 2 - 3 anni, le capacità produttive e scientifiche dell'impresa, supportate da una "banca dati" di nuove idee e sviluppi, ci permetteranno di iniziare a realizzare armi idroacustiche di quinta generazione, così necessarie per la Marina Militare.
Nel prossimo futuro, i sottomarini e gli aerei antisommergibili della Marina russa dovranno ricevere un nuovo tipo di sistemi sonar. Secondo recenti rapporti, entro la fine del decennio, il dipartimento militare intende acquisire un gran numero di mezzi per tracciare la situazione sottomarina. Tali acquisti consentiranno di equipaggiare molti sottomarini, aerei, ecc. in costruzione o modernizzati con moderni mezzi di rilevamento.
A fine marzo, sul sito ufficiale degli appalti pubblici, il Ministero della Difesa ha emesso una nuova ordinanza in merito ulteriori sviluppi materiale della Marina Militare. Secondo le informazioni pubblicate sulla gara, il ministero prevede di acquistare 55 sistemi sonar (HAC) della famiglia MGK-335EM-03 "Kryakva" con varie modifiche. Il dipartimento militare non spenderà più di 194,6 milioni di rubli per l'acquisto di tutti i prodotti necessari, una media di oltre 5,3 milioni per il complesso. I primi complessi nell'ambito del futuro ordine dovrebbero essere consegnati quest'anno. Il completamento delle consegne è previsto per il 2019.
Schema generale del complesso MGK-335EM-05
Secondo i dati pubblicati, le forze armate intendono acquistare i sistemi Kryakva di tre modifiche, che consentiranno di equipaggiare sottomarini, velivoli anti-sottomarino e sistemi fissi con essi. Per le forze sottomarine, vengono acquistati 16 complessi Kryakva-A. Lo stesso numero di sistemi dovrebbe ricevere l'aviazione navale. Saranno acquistati 23 set della versione Kryakva-V per le stazioni di ricognizione idroacustica.
Le domande di partecipazione sono accettate fino al 17 aprile. Di lì a poco verrà firmato un contratto per la fornitura dei prodotti richiesti, dopodiché inizierà la loro produzione. Come già accennato, quest'anno il dipartimento militare vuole ricevere i primi sistemi sonar dei tipi richiesti.
Secondo i rapporti, il complesso idroacustico MGK-335EM-03 "Kryakva" è stato creato dalla società "Okeanpribor" (San Pietroburgo). Questo complesso è progettato per l'installazione su navi di piccolo e medio dislocamento. È possibile installare tutte le attrezzature necessarie sia durante la costruzione delle navi, sia durante la riparazione e l'ammodernamento. In quest'ultimo caso, il sistema Kryakva sostituisce il vecchio complesso MGK-355MS. Secondo i rapporti, sono state create nuove modifiche sulla base del complesso navale, progettato per essere operato su altri vettori. Di conseguenza, la famiglia di SJSC Kryakva può essere utilizzata anche da sottomarini, aerei e sistemi di ricognizione fissi.
Indipendentemente dal vettore, i complessi hanno compiti simili e sono unificati il più possibile. Il loro compito principale è cercare sottomarini. Il rilevamento del bersaglio viene eseguito in modalità attiva utilizzando l'ecolocalizzazione o in modalità passiva: in questo caso viene tracciato il rumore proprio dei bersagli. Inoltre, è possibile rilevare segnali provenienti da altri complessi operanti in modalità attiva. Inoltre, l'automazione del Kryakva è in grado di accompagnare in modo indipendente il bersaglio trovato e di inviare i dati di designazione del bersaglio al dispositivo di controllo del fuoco di difesa anti-sottomarino del vettore. Esiste la possibilità di classificazione automatizzata dell'oggetto rilevato. I complessi MGK-335EM-03 "Kryakva" hanno la funzione di comunicazione idroacustica a basse e alte frequenze. Prevede inoltre l'utilizzo del codice di comunicazione e identificazione.
Architettura GAK MGK-335EM-03
Al fine di migliorare le caratteristiche operative, i complessi hanno una serie di importanti caratteristiche e funzioni. Durante il funzionamento del complesso idroacustico, il livello di interferenza acustica viene controllato automaticamente. Inoltre, l'automazione è in grado di prevedere la portata prevista del sistema, a seconda delle condizioni attuali. Esistono mezzi automatizzati per monitorare il funzionamento di tutti i componenti del complesso e monitorarne le condizioni. L'automazione controlla in modo indipendente il funzionamento delle unità ed effettua la diagnostica. Se si riscontrano problemi in Modalità automatica viene effettuata la loro localizzazione. Esiste una funzione di addestramento per gli operatori, durante la quale vengono utilizzati obiettivi simulati.
Nella configurazione base, progettata per l'installazione su navi di superficie, l'MGK-335EM-03 "Kryakva" SJSC incorpora diversi dispositivi principali che risolvono vari compiti. Il mezzo principale e unico per osservare e rilevare gli obiettivi in questo caso è l'antenna attiva-passiva. È realizzato sotto forma di un corpo cilindrico, dotato di un gran numero di elementi sensibili. Per mantenere la posizione desiderata dell'antenna durante il funzionamento, viene utilizzato uno speciale sistema di sospensione con dispositivi di stabilizzazione. L'antenna ha un'altezza di 1 me un diametro di 1 m Ci sono 36 poli con 12 elementi ciascuno attorno alla circonferenza del cilindro.
Inoltre, a bordo della nave da trasporto dovrebbero essere montati un dispositivo generatore, un dispositivo di ricezione-amplificazione e adattamento, nonché dispositivi di monitoraggio e controllo di elaborazione e stabilizzazione del segnale digitale. Tutti questi elementi del complesso sono interconnessi. L'alimentazione a tutti i componenti del complesso viene effettuata utilizzando un dispositivo di alimentazione separato collegato agli impianti elettrici generali della nave.
Sul posto di lavoro dell'operatore del complesso, si propone di montare una console con tutti i controlli necessari. I dati sulla situazione subacquea, i bersagli rilevati e il funzionamento delle apparecchiature sonar vengono visualizzati su due monitor a colori. I controlli principali sono la tastiera e la trackball che si trovano sulla console frontale. Alcuni dei pulsanti e degli interruttori sono posizionati accanto ai monitor. Lo sviluppatore del sistema Kryakva propone anche l'uso di un indicatore remoto. Ad una certa distanza dalla console principale, può essere installato un monitor aggiuntivo che visualizza informazioni sulla situazione attuale.
Antenna "Mallardo"
Secondo i rapporti, la famiglia Kryakva comprende sistemi idroacustici di diversi modelli, diversi l'uno dall'altro per la composizione di apparecchiature speciali, principalmente antenne e altri mezzi di rilevamento. Quindi, nel progetto MGK-335EM-01, l'antenna podkeel è integrata da un'antenna estesa flessibile trainata. Il complesso MGK-335EM-02 include un'antenna estesa flessibile e radiante trainata. Il prodotto MGK-335EM-04 ha una gamma di frequenza estesa durante il funzionamento in modalità attiva, che consente il rilevamento di siluri, e la versione Mallard dell'MGK-335EM-05 ha antenne di ricezione ed emissione ribassate.
Secondo i dati ufficiali della società Okeanpribor, l'MGK-335EM-03 Mallard è in grado di rilevare un sottomarino con un raggio equivalente di Re = 10 m a distanze fino a 10-12 km. Le coordinate del bersaglio sono determinate con una precisione di 30' dal rilevamento. La precisione della portata raggiunge l'1% della scala della distanza. Nella modalità di ricerca della direzione del rumore, il complesso è in grado di catturare suoni con una frequenza da 1,5 a 7 kHz. Dopo aver rilevato il bersaglio e averlo preso per il tracciamento, la precisione nel determinare il rilevamento è di 30 '. La modalità di rilevamento dei segnali idroacustici, che implica il rilevamento di HAC alieni che operano in modalità attiva, consente di controllare la gamma di frequenza di 1,5-7 kHz. Il rilevamento della sorgente del segnale rilevato viene determinato con una precisione di 10°.
Analizzando la natura dei segnali ricevuti riflessi o intercettati, il complesso MGK-335EM-03 è in grado di determinare se l'oggetto rilevato appartiene all'una o all'altra classe di apparecchiature. Con l'aiuto dell'operatore, il sistema idroacustico è in grado di distinguere un sottomarino da un siluro. Allo stesso tempo, è possibile assegnare contemporaneamente la designazione del bersaglio ai sistemi d'arma anti-sottomarino.
Il complesso "Kryakva" si distingue per caratteristiche piuttosto elevate di comunicazione idroacustica e presenta anche alcune caratteristiche speciali. La comunicazione a bassa o alta frequenza viene effettuata a distanze fino a 20 km. La comunicazione del codice, l'identificazione di un oggetto rilevato o la modifica della distanza da esso possono essere eseguite a distanze fino a 30 km. Con l'aiuto dell'SJSC MGK-335EM-03, l'equipaggio della nave da trasporto può supportare collegamento telefonico sia con sottomarini russi che con navi che utilizzano la banda di frequenza NATO.
Pannello di controllo complesso
Secondo l'ultimo, nel 2017-19, la Marina dovrà ricevere 55 set di SJSC della famiglia MGK-335EM-03 Kryakva in diverse configurazioni, progettati per il montaggio su portaerei di varie classi. La maggior parte di queste apparecchiature dovrebbe essere installata presso stazioni di ricognizione idroacustica, mentre altri complessi saranno utilizzati da sottomarini e aerei. Informazioni accurate sui futuri vettori dei complessi ordinati, per ovvi motivi, su questo momento mancante. Finora, resta solo da costruire previsioni e provare a prevedere quale tipo di attrezzatura sarà dotata di tale attrezzatura.
Nel caso dell'aviazione antisommergibile, gli aerei Il-38 e Tu-142 delle ultime modifiche possono essere considerati possibili vettori di nuovi tipi di complessi. Ora questa tecnica è in fase di riparazione e ammodernamento, durante la quale riceve varie nuove attrezzature. Nel prossimo progetto di aggiornamento delle apparecchiature, possono essere utilizzati anche i più recenti sistemi sonar.
Saranno acquistati 16 complessi in configurazione per sottomarini. Probabilmente, questa attrezzatura verrà utilizzata nella futura riparazione di navi esistenti di progetti relativamente vecchi. Data l'età e l'equipaggiamento dei sottomarini in servizio, si può presumere che tutti i sottomarini domestici nucleari e diesel-elettrici di tutti progetti esistenti. Non tutte le navi delle forze sottomarine russe sono dotate di mezzi moderni per monitorare la situazione sottomarina, motivo per cui hanno bisogno di nuovi prodotti simili. Con il progredire della riparazione, potranno ricevere nuovi dispositivi con prestazioni migliorate.
È curioso che nelle condizioni dell'attuale gara non vi sia alcuna clausola sull'acquisto di sistemi sonar destinati all'installazione su navi di superficie. Il prodotto MGK-335EM-03 è stato originariamente sviluppato specificamente come dispositivo di sorveglianza a bordo della nave e solo allora è stato sviluppato, in conseguenza del quale potrebbe essere installato su altri vettori. Per alcune ragioni non del tutto chiare, i piani immediati del dipartimento militare non includono l'acquisto della Kryakva SJSC con base navale.
Schema del complesso navale MGK-335EM-05 con un'antenna abbassante aggiuntiva
Secondo i media nazionali, è già noto dove andranno i sistemi sonar acquistati. Il Ministero della Difesa distribuirà i prodotti risultanti tra diverse formazioni della marina e dell'aviazione navale responsabili dell'implementazione della difesa antisommergibile. L'attrezzatura andrà a Kronstadt, Severomorsk e Novorossiysk, nonché ad alcune basi nel territorio di Primorsky. Altri dettagli sul futuro funzionamento di sistemi promettenti non sono stati ancora riportati.
Dai dati disponibili ne consegue che l'equipaggiamento di sottomarini, velivoli e sistemi sonar fissi con nuovi complessi della famiglia MGK-335EM-03 "Kryakva" avrà conseguenze positive per l'intera difesa antisommergibile della flotta nel suo insieme. Durante la costruzione o l'ammodernamento di sottomarini, aerei, ecc. riceveranno attrezzature moderne per il tracciamento di oggetti sottomarini, che avranno un effetto corrispondente sull'efficienza del loro lavoro. Di conseguenza, gli intervalli e le probabilità di rilevamento di oggetti potenzialmente pericolosi aumenteranno notevolmente.
Oltre ai compiti principali associati al rilevamento e al tracciamento di vari oggetti, i nuovi SAC possono essere utilizzati per identificare i bersagli trovati, assegnare la designazione dei bersagli ai sistemi di controllo, ecc. È prevista anche una modalità di formazione per facilitare la formazione degli operatori idroacustici.
Secondo i dati ufficiali, a metà aprile il dipartimento militare completerà l'accettazione delle domande per una gara lanciata di recente e inizierà a selezionare un fornitore dell'attrezzatura richiesta. Presto dovrebbe apparire un contratto di fornitura, dopo di che inizierà la produzione in serie del GAK delle modifiche richieste. I primi campioni di tali apparecchiature dovrebbero essere ricevuti già quest'anno, gli ultimi non oltre la fine del 2019. Ovviamente, la fornitura di tali prodotti sarà effettuata contestualmente alla costruzione/ammodernamento dei loro vettori. Ciò significa che entro l'inizio del prossimo decennio, la difesa anti-sottomarino domestica riceverà nuove attrezzature e con essa nuove opportunità. Tutto ciò influenzerà positivamente il potenziale della marina nel suo insieme.
Secondo i siti web:
http://zakupki.gov.ru/
http://i-mash.ru/
http://oceanpribor.ru/
http://armsdata.net/
http://flot.com/
L'idroacustica subacquea russa all'inizio del XXI secolo
L'idroacustica militare è una scienza d'élite, il cui sviluppo può essere garantito solo da uno stato forte
tedesco ALESSANDROV
Possedendo il più alto potenziale scientifico e tecnico (13 medici e oltre 60 candidati di scienze lavorano nell'impresa), la preoccupazione sviluppa le seguenti aree prioritarie dell'idroacustica domestica:
Sistemi sonar multifunzionali passivi e attivi (HAC) e sistemi (GAS) per l'illuminazione della situazione subacquea nell'oceano, anche per sottomarini, navi di superficie, aerei, sistemi di rilevamento subacquei;
Sistemi con antenne rimorchiate estese flessibili per il funzionamento in un'ampia gamma di frequenze per navi di superficie e sottomarini, nonché stazionarie;
Sistemi sonar stazionari attivi, passivi e attivi-passivi per proteggere la zona di piattaforma dalla penetrazione non autorizzata di navi di superficie e sottomarini;
Navigazione idroacustica e sistemi di ricerca e rilevamento”;
Trasduttori idroacustici, antenne, array di antenne a fase complessa con un massimo di diverse migliaia di canali di ricezione;
Schermi acustici e carenature trasparenti al suono;
Sistemi per la trasmissione di informazioni attraverso un canale idroacustico;
sistemi adattativi per l'elaborazione di informazioni idroacustiche in condizioni di complesse condizioni idrologiche acustiche e di interferenza del segnale;
Classificatori di bersagli in base alle loro firme e alla struttura fine del campo sonoro;
Misuratori di velocità del suono per navi di superficie e sottomarini.
The Concern oggi è composto da dieci imprese situate a San Pietroburgo e nella regione di Leningrado, Taganrog, Volgograd, Severodvinsk, Repubblica di Carelia, compresi istituti di ricerca, impianti per la produzione in serie di apparecchiature idroacustiche, imprese specializzate per la manutenzione di apparecchiature presso strutture, discariche . Si tratta di cinquemila specialisti altamente qualificati: ingegneri, lavoratori, scienziati, di cui oltre il 25% sono giovani.
Il team dell'impresa ha sviluppato quasi tutti i GAK pl prodotti in serie ("Rubin", "Ocean", "Rubicon", "Skat", "Skat-BDRM", "Skat-3"), una serie di complessi idroacustici e sistemi per navi di superficie ("Platinum ", "Polynom", stazione per il rilevamento di subacquei "Pallada"), sistemi fissi "Liman", "Volkhov", "Agam", "Dniester".
I complessi idroacustici per sottomarini creati dall'impresa sono mezzi tecnici unici, la cui creazione richiede la massima conoscenza e una vasta esperienza nell'idroacustica. In parole povere, il compito di rilevare un sottomarino con un rilevatore di direzione del rumore è simile per complessità al compito di rilevare la fiamma di una candela a una distanza di diversi chilometri in una luminosa giornata di sole, eppure per un sottomarino sommerso, il CAS è praticamente l'unica fonte di informazioni sull'ambiente. I compiti principali risolti dal complesso idroacustico del sottomarino sono il rilevamento di sottomarini, navi di superficie, siluri nella modalità di rilevamento della direzione del rumore, tracciamento automatico dei bersagli, determinazione delle loro coordinate, classificazione dei bersagli, rilevamento e rilevamento della direzione dei bersagli in modalità sonar, intercettazione di segnali idroacustici in un'ampia gamma di frequenze, fornendo solide comunicazioni subacquee su lunghe distanze, fornendo una panoramica della situazione ravvicinata e della sicurezza della navigazione, illuminando la situazione del ghiaccio durante la navigazione sotto il ghiaccio, fornendo protezione da mine e siluri per la nave, risolvendo problemi di navigazione - misurare velocità, profondità, ecc. Oltre a questi compiti, il complesso deve disporre di un potente sistema di controllo automatizzato, un sistema per il monitoraggio del proprio rumore, deve eseguire continuamente i calcoli idrologici più complessi per garantire il funzionamento di tutti i sistemi e prevedere la situazione nell'area del sottomarino di operazioni. Il complesso dispone di simulatori per tutti i sistemi del complesso idroacustico, fornendo formazione e addestramento del personale.
La base di qualsiasi complesso idroacustico sono le antenne, array discreti in fase di forma complessa, costituiti da trasduttori piezoceramici, che dovrebbero garantire la ricezione dei segnali dall'ambiente acquatico su una barca che sta subendo enormi carichi a causa della pressione idrostatica. Il compito dell'HAC è di rilevare questi segnali sullo sfondo del loro stesso rumore, rumore del flusso quando l'imbarcazione è in movimento, rumore del mare, bersagli interferenti e una miriade di altri fattori che mascherano il segnale utile.
Il moderno HAC è il complesso digitale più complesso che elabora enormi flussi di informazioni in tempo reale (ogni antenna del complesso è costituita da migliaia o addirittura decine di migliaia di singoli elementi, ognuno dei quali deve essere elaborato in modo sincrono con tutti gli altri). Il suo funzionamento è possibile solo utilizzando i più recenti sistemi multiprocessore che prevedono il compito di osservazione simultanea, nello spazio, e multi-range, in frequenza, dei campi acustici circostanti.
L'elemento più importante e responsabile del complesso sono i dispositivi per la visualizzazione delle informazioni ricevute. Quando si creano questi dispositivi, vengono risolti non solo problemi scientifici e tecnici, ma anche ergonomici e psicologici: non è sufficiente ricevere un segnale dall'ambiente esterno, è necessario che gli operatori del complesso (e questo è il numero minimo di persone) in un dato momento hanno un quadro completo dell'ambiente, controllando e effettivamente la sicurezza della nave, e il movimento di una varietà di bersagli, di superficie, sottomarini, aerei, che rappresentano una potenziale minaccia o interesse per il sottomarino. E gli sviluppatori sono costantemente in equilibrio sull'orlo di un problema: da un lato, visualizzare la quantità massima di informazioni elaborate dal complesso e necessarie all'operatore, dall'altro, non violare la "regola di Miller", che limita la quantità di informazioni che possono essere assimilate simultaneamente da una persona.
Una caratteristica importante dei sistemi idroacustici, in particolare delle antenne, sono i requisiti per la loro resistenza, durata e capacità di lavorare senza riparazioni e sostituzioni per molto tempo - di norma, è impossibile riparare un'antenna idroacustica in condizioni di servizio di combattimento .
Un moderno HAC non può essere considerato un sistema chiuso autosufficiente, ma solo come un elemento di un sistema integrato di sorveglianza sottomarina che riceve e utilizza informazioni a priori continuamente aggiornate sui bersagli da sistemi di rilevamento non acustico, ricognizione, ecc., e fornisce informazioni su una situazione subacquea mutevole nel sistema, che analizza le situazioni tattiche e fornisce raccomandazioni sull'uso di varie modalità HAC in una determinata situazione.
Lo sviluppo di sistemi sonar per un sottomarino è una competizione continua con gli sviluppatori di un potenziale nemico, da un lato, poiché il compito più importante del SAC è garantire almeno la parità in una situazione di duello (il nemico ti sente e ti riconosce , e sei alla stessa distanza), ed è necessario con tutti i mezzi e mezzi per aumentare la portata del SAC, e principalmente nella modalità di rilevamento della direzione del rumore passivo, che consente di rilevare i bersagli senza smascherare la propria posizione, e con i costruttori navali, progettisti di sottomarini, invece, poiché il rumore dei sottomarini diminuisce ad ogni nuova generazione, ad ogni nuovo progetto, anche ad ogni nuova nave costruita, ed è necessario rilevare un segnale che sia di ordini di grandezza più basso di livello rispetto ai rumori circostanti del mare. Ed è ovvio che la creazione di un moderno complesso idroacustico per sottomarini del 21° secolo è un lavoro congiunto degli sviluppatori del complesso e degli sviluppatori della barca, che progettano e posizionano congiuntamente elementi dell'HAC sulla nave in un tale modo che il suo funzionamento in queste condizioni sia più efficace.
L'esperienza nella progettazione del SJSC pl, disponibile presso il nostro istituto, ci consente di identificare le principali aree problematiche dalle quali possiamo aspettarci un significativo aumento di efficienza nel prossimo futuro.
1. HAC con antenna di copertura conforme e conforme
La riduzione del livello di rumore del sottomarino, associata agli sforzi dei progettisti per ottimizzare le soluzioni tecniche per le strutture dello scafo e dei meccanismi, ha portato a una notevole diminuzione della portata dell'SJC lungo le moderne piazze. L'aumento dell'apertura delle antenne tradizionali (sferiche o cilindriche) è limitato dalla geometria del muso dello scafo. La soluzione ovvia in questa situazione è stata la creazione di un'antenna conforme (combinata con i contorni del pl), l'area totale, e quindi il cui potenziale energetico supera significativamente quelli delle antenne tradizionali. La prima esperienza nella creazione di tali antenne si è rivelata un discreto successo.
Una direzione ancora più promettente è la realizzazione di antenne di copertura conformi poste lungo il lato della piazza. La lunghezza di tali antenne può essere di decine di metri e l'area - più di cento metri quadrati. La creazione di tali sistemi è associata alla necessità di risolvere una serie di problemi tecnici.
L'antenna di copertura conforme si trova nell'area di influenza predominante delle onde disomogenee causate da interferenze strutturali, nonché interferenze di origine idrodinamica, comprese quelle derivanti dall'eccitazione del corpo da parte del flusso in arrivo. Gli schermi acustici, tradizionalmente utilizzati per ridurre l'effetto delle interferenze sull'antenna, non sono sufficientemente efficaci nella gamma delle basse frequenze delle antenne di bordo. Possibili modi per garantire l'efficace funzionamento delle antenne di bordo, a giudicare dall'esperienza straniera, sono, in primo luogo, il posizionamento costruttivo delle macchine e dei meccanismi più rumorosi dei sottomarini in modo tale che il loro effetto sui sistemi di bordo sia minimo e, in secondo luogo, l'uso di metodi algoritmici per ridurre l'influenza dell'interferenza strutturale sul percorso SJC (metodi adattativi per compensare l'interferenza strutturale, incluso l'utilizzo di sensori di vibrazione situati in prossimità dell'antenna). Sembra molto promettente utilizzare i cosiddetti metodi di elaborazione delle informazioni a "fase vettoriale", che consentono di aumentare l'efficienza del complesso grazie all'elaborazione congiunta dei campi di pressione e della velocità vibrazionale. Un altro modo per ridurre l'effetto dell'interferenza idrodinamica, che influisce sull'efficienza delle antenne di copertura conformi, è l'uso di convertitori di pellicola (piastre PVDF), che consentono, grazie alla media su un'area di 1,0x0,5 m, di (a giudicare dai dati in letteratura - fino a 20 dB) riduce l'influenza dell'interferenza idrodinamica sul percorso dell'HJC.
2. Algoritmi adattivi per l'elaborazione delle informazioni idroacustiche, coerenti con l'ambiente di propagazione
Per "adattamento" si intende tradizionalmente la capacità di un sistema di modificare i propri parametri a seconda delle mutevoli condizioni ambientali al fine di mantenerne l'efficienza. Per quanto riguarda gli algoritmi di elaborazione, con il termine "adattamento" si intende il coordinamento (nello spazio e nel tempo) del percorso di elaborazione con le caratteristiche dei segnali e del rumore. Gli algoritmi adattivi sono ampiamente utilizzati nei complessi moderni e la loro efficienza è determinata principalmente dalle risorse hardware del complesso. Più moderni sono gli algoritmi che tengono conto della variabilità spazio-temporale del canale di propagazione del segnale. L'uso di tali algoritmi consente di risolvere simultaneamente i problemi di rilevamento, designazione del bersaglio e classificazione utilizzando a priori informazioni sul canale di propagazione del segnale. La fonte di tali informazioni possono essere modelli oceanografici dinamici adattivi che predicono con sufficiente affidabilità la distribuzione di temperatura, densità, salinità e alcuni altri parametri ambientali nell'area di funzionamento del pl. Tali modelli esistono e sono ampiamente utilizzati all'estero. L'uso di stime sufficientemente affidabili dei parametri del canale di propagazione consente, a giudicare da stime teoriche, di aumentare significativamente l'accuratezza della determinazione delle coordinate del bersaglio.
3. Sistemi acustici posizionati su veicoli subacquei senza pilota controllati, che risolvono i problemi di rilevamento polistatico in modalità attiva, nonché i compiti di ricerca di oggetti di fondo limoso
Il sottomarino stesso è una struttura enorme, lunga più di cento metri, e lontana da tutti i compiti che devono essere risolti per garantire la propria sicurezza possono essere risolti posizionando sistemi idroacustici sulla nave stessa. Uno di questi compiti è il rilevamento di oggetti vicini al fondo e limosi che rappresentano un pericolo per la nave. Per visualizzare un oggetto, è necessario avvicinarsi ad esso il più vicino possibile senza creare una minaccia per la propria sicurezza. Uno dei possibili modi per risolvere questo problema è creare un veicolo senza pilota subacqueo controllato, posizionato su un sottomarino, in grado di avvicinarsi all'oggetto di interesse e classificarlo, e, se necessario, distruggerlo, indipendentemente o controllando un filo o sana comunicazione subacquea. In effetti, il compito è simile alla creazione del complesso idroacustico stesso, ma in miniatura, dotato di un'unità di propulsione a batteria, posizionato su un piccolo dispositivo semovente in grado di sganciarsi da un sottomarino sommerso e quindi attraccare, fornendo al contempo due costanti modo di comunicazione. Negli Stati Uniti, tali dispositivi sono stati creati e fanno parte delle armi dell'ultima generazione di sottomarini (del tipo Virginia).
4. Sviluppo e realizzazione di nuovi materiali per trasduttori idroacustici, caratterizzati da minor peso e costo
I trasduttori piezoceramici che compongono le antenne sottomarine sono progetti estremamente complessi, il piezoceramico stesso è un materiale molto fragile ed è necessario uno sforzo considerevole per renderlo resistente pur mantenendo l'efficienza. E per molto tempo si è ricercata un materiale che abbia le stesse proprietà di convertire l'energia vibrazionale in energia elettrica, ma che sia un polimero, durevole, leggero e tecnologicamente avanzato.
Gli sforzi tecnologici all'estero hanno portato alla creazione di film polimerici di tipo PVDF, che hanno un effetto piezoelettrico e sono convenienti per l'uso nella costruzione di antenne di superficie (posizionate a bordo di una barca). Il problema qui è principalmente nella tecnologia di creazione di film spessi che forniscano un'efficienza dell'antenna sufficiente. Ancora più promettente è l'idea di creare un materiale che abbia le proprietà della piezoceramica, da un lato, e le proprietà di uno schermo protettivo che attutisca (o disperda) i segnali sonar nemici e riduca il rumore stesso della nave. Tale materiale (piezoresina) depositato sullo scafo di un sottomarino rende di fatto l'intero scafo della nave un'antenna idroacustica, fornendo un notevole aumento dell'efficienza dei mezzi idroacustici. L'analisi delle pubblicazioni estere mostra che negli Stati Uniti tali sviluppi sono già passati allo stadio dei prototipi, mentre nel nostro Paese non si sono registrati progressi in questa direzione negli ultimi decenni.
5. Classificazione degli obiettivi
Il compito di classificazione in idroacustica è il problema più difficile associato alla necessità di determinare la classe di un target a partire dalle informazioni ottenute nella modalità di rilevamento della direzione del rumore (in misura minore, dai dati della modalità attiva). A prima vista, il problema è facilmente risolvibile: basta registrare lo spettro di un oggetto rumoroso, confrontarlo con il database e ottenere una risposta: che tipo di oggetto è, fino al nome del comandante. Infatti lo spettro del bersaglio dipende dalla velocità, dall'angolo del bersaglio, lo spettro osservato dal complesso idroacustico contiene distorsioni dovute al passaggio del segnale attraverso un canale di propagazione casualmente disomogeneo (ambiente acquatico), e quindi dipende da distanza, meteo, area di azione e molti altri motivi, che rendono praticamente irrisolvibile il problema del riconoscimento da parte dello spettro. Pertanto, nella classificazione nazionale, vengono utilizzati altri approcci relativi all'analisi delle caratteristiche insite in una particolare classe di target. Un altro problema che richiede una seria ricerca scientifica, ma è urgente, è la classificazione degli oggetti vicini al fondo e limosi associati al riconoscimento delle mine. È noto e sperimentalmente confermato che i delfini riconoscono con sicurezza oggetti pieni di aria e acqua fatti di metallo, plastica e legno. Il compito dei ricercatori è sviluppare metodi e algoritmi che implementino la stessa procedura che esegue un delfino quando risolve un problema simile.
6. Il compito dell'autodifesa
L'autodifesa è un compito complesso di garantire la sicurezza di una nave (compresa la protezione anti-siluro), che include il rilevamento, la classificazione, la designazione del bersaglio e il rilascio di dati iniziali per l'uso di armi e (o) contromisure. La particolarità di questo compito è l'uso integrato dei dati provenienti da vari sottosistemi del SAC, l'identificazione di dati provenienti da varie fonti e la fornitura di informazioni sull'interazione con altri sistemi navali che prevedono l'uso di armi.
Quanto sopra è solo una piccola parte di quelle promettenti aree di ricerca che devono essere svolte per aumentare l'efficacia delle armi idroacustiche in fase di creazione. Ma da un'idea a un prodotto è una lunga strada, che richiede tecnologie avanzate, una moderna base di ricerca e sperimentazione, un'infrastruttura sviluppata per la produzione dei materiali necessari per trasduttori e antenne idroacustiche, ecc. Si segnala che gli ultimi anni sono stati caratterizzati per la nostra impresa da un serio adeguamento tecnico della base produttiva e di collaudo, reso possibile grazie al finanziamento di alcuni programmi federali mirati, civili e speciali, condotti dal Ministero dell'Industria e del Commercio della Federazione Russa. Grazie a questo sostegno finanziario, negli ultimi cinque anni è stato possibile riparare completamente e modernizzare in modo significativo la più grande piscina sperimentale idroacustica d'Europa, situata nel territorio di OAO Concern Okeanpribor, per potenziare radicalmente le capacità produttive degli impianti seriali che fanno parte di la preoccupazione, grazie alla quale lo stabilimento di Taganrog "Priboy" è diventato l'impresa di strumenti più avanzata nel sud della Russia. Stiamo creando nuovi impianti di produzione - piezomateriali, circuiti stampati, in futuro - la costruzione di nuove aree di produzione e scientifiche, stand per l'installazione e la messa in servizio di apparecchiature. In 2 - 3 anni, le capacità produttive e scientifiche dell'impresa, supportate da una "banca dati" di nuove idee e sviluppi, ci permetteranno di iniziare a realizzare armi idroacustiche di quinta generazione, così necessarie per la Marina Militare.
Idroacustica (dal greco. idro- acqua, acusticococco- uditivo) - la scienza dei fenomeni che si verificano nell'ambiente acquatico e associati alla propagazione, emissione e ricezione delle onde acustiche. Comprende lo sviluppo e la creazione di dispositivi idroacustici destinati all'uso nell'ambiente acquatico.
Storia dello sviluppo
Fondamenti di idroacustica
Caratteristiche della propagazione delle onde acustiche in acqua
Componenti di un evento di occorrenza dell'eco.
Inizio di completo e ricerca fondamentale sulla propagazione delle onde acustiche in acqua si è affermata durante la seconda guerra mondiale, dettata dalla necessità di risolvere i problemi pratici delle marine e, in primis, dei sottomarini. Il lavoro sperimentale e teorico fu proseguito negli anni del dopoguerra e sintetizzato in alcune monografie. A seguito di questi lavori sono state individuate e affinate alcune caratteristiche della propagazione delle onde acustiche in acqua: assorbimento, attenuazione, riflessione e rifrazione.
L'assorbimento dell'energia delle onde acustiche nell'acqua di mare è causato da due processi: l'attrito interno del mezzo e la dissociazione dei sali in esso disciolti. Il primo processo converte l'energia di un'onda acustica in energia termica e il secondo processo, essendo convertito in energia chimica, porta le molecole fuori equilibrio e queste decadono in ioni. Questo tipo di assorbimento aumenta bruscamente con l'aumentare della frequenza della vibrazione acustica. La presenza di particelle sospese, microrganismi e anomalie di temperatura nell'acqua porta anche all'attenuazione dell'onda acustica nell'acqua. Di norma, queste perdite sono piccole e sono incluse nell'assorbimento totale, tuttavia, a volte, come ad esempio nel caso dello scattering dalla scia di una nave, queste perdite possono arrivare fino al 90%. La presenza di anomalie di temperatura porta al fatto che l'onda acustica entra nelle zone di ombra acustica, dove può subire molteplici riflessioni.
La presenza di interfacce acqua-aria e acqua-fondo porta alla riflessione di un'onda acustica da esse, e se nel primo caso l'onda acustica viene riflessa completamente, nel secondo caso il coefficiente di riflessione dipende dal materiale del fondo: esso riflette poco il fondale fangoso, ben sabbioso e roccioso. A basse profondità, a causa della riflessione ripetuta di un'onda acustica tra il fondo e la superficie, si forma un canale sonoro subacqueo, in cui l'onda acustica può propagarsi su lunghe distanze. La modifica del valore della velocità del suono a diverse profondità porta alla curvatura dei "raggi" del suono: la rifrazione.
Rifrazione del suono (curvatura del percorso del raggio sonoro)
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Rifrazione del suono in acqua: a - in estate; b - in inverno; a sinistra - cambio di velocità con la profondità. La velocità di propagazione del suono varia con la profondità e le modifiche dipendono dal periodo dell'anno e dal giorno, dalla profondità del serbatoio e da una serie di altri motivi. I raggi sonori che emergono da una sorgente ad un certo angolo rispetto all'orizzonte sono piegati e la direzione della curva dipende dalla distribuzione delle velocità del suono nel mezzo: in estate, quando gli strati superiori sono più caldi di quelli inferiori, i raggi si piegano verso il basso e sono per lo più riflessi dal basso, mentre perdono una parte significativa della loro energia; in inverno, quando gli strati inferiori dell'acqua mantengono la loro temperatura, mentre gli strati superiori si raffreddano, i raggi si piegano verso l'alto e vengono ripetutamente riflessi dalla superficie dell'acqua, con una perdita di energia molto inferiore. Pertanto, in inverno, la distanza di propagazione del suono è maggiore che in estate. La distribuzione verticale della velocità del suono (VSDS) e il gradiente di velocità hanno un'influenza decisiva sulla propagazione del suono nell'ambiente marino. La distribuzione della velocità del suono nelle diverse regioni dell'Oceano Mondiale è diversa e varia nel tempo. Esistono diversi casi tipici di VRSZ: |
Diffusione e assorbimento del suono per disomogeneità del mezzo.
Propagazione del suono nel suono subacqueo. canale: a - variazione della velocità del suono con la profondità; b - percorso dei raggi nel canale sonoro. Per diffondere suoni alta frequenza quando le lunghezze d'onda sono molto piccole, vengono colpite piccole disomogeneità, che di solito si trovano nei giacimenti naturali: bolle di gas, microrganismi, ecc. Queste disomogeneità agiscono in due modi: assorbono e disperdono l'energia delle onde sonore. Di conseguenza, con un aumento della frequenza delle vibrazioni sonore, l'intervallo della loro propagazione si riduce. Questo effetto è particolarmente evidente nello strato superficiale dell'acqua, dove ci sono le maggiori disomogeneità. La dispersione del suono per eterogeneità, così come le irregolarità della superficie dell'acqua e del fondo, provoca il fenomeno riverbero subacqueo accompagnando l'invio di un impulso sonoro: le onde sonore, riflesse da un insieme di disomogeneità e fondendosi, danno un irrigidimento dell'impulso sonoro, che continua dopo la sua cessazione. I limiti del raggio di propagazione dei suoni subacquei sono limitati anche dai rumori propri del mare, che hanno una duplice origine: alcuni dei rumori derivano dagli impatti delle onde sulla superficie dell'acqua, dalla risacca del mare, da il rumore dei sassi rotolanti, ecc.; l'altra parte è associata alla fauna marina (suoni prodotti dagli idrobionti: pesci e altri animali marini). La bioidroacustica si occupa di questo aspetto molto serio. |
Distanza di propagazione delle onde sonore
L'intervallo di propagazione delle onde sonore è una funzione complessa della frequenza di radiazione, che è unicamente correlata alla lunghezza d'onda del segnale acustico. Come è noto, i segnali acustici ad alta frequenza vengono rapidamente attenuati a causa del forte assorbimento da parte dell'ambiente acquatico. I segnali a bassa frequenza, invece, sono in grado di propagarsi nell'ambiente acquatico su lunghe distanze. Quindi un segnale acustico con una frequenza di 50 Hz è in grado di propagarsi nell'oceano per distanze di migliaia di chilometri, mentre un segnale con una frequenza di 100 kHz, tipica dei sonar a scansione laterale, ha un range di propagazione di soli 1-2 km. Le gamme approssimative dei moderni sonar con diverse frequenze del segnale acustico (lunghezza d'onda) sono riportate nella tabella:
Aree di utilizzo.
L'idroacustica ha ricevuto un'ampia applicazione pratica, poiché non è stato ancora creato un sistema efficace per trasmettere onde elettromagnetiche sott'acqua a una distanza significativa, e quindi il suono è l'unico mezzo di comunicazione possibile sott'acqua. A tal fine vengono utilizzate frequenze sonore da 300 a 10.000 Hz e ultrasuoni da 10.000 Hz e oltre. Gli emettitori e gli idrofoni elettrodinamici e piezoelettrici sono usati come emettitori e ricevitori nella regione del suono e quelli piezoelettrici e magnetostrittivi sono usati nella regione degli ultrasuoni.
Le applicazioni più significative dell'idroacustica sono:
- Per risolvere problemi militari;
- Navigazione marittima;
- Comunicazione sonora subacquea;
- Ricognizione alla ricerca di pesci;
- Ricerca oceanologica;
- Aree di attività per lo sviluppo della ricchezza dei fondali oceanici;
- Uso dell'acustica in piscina (a casa o in un centro di allenamento di nuoto sincronizzato)
- Addestramento di animali marini.
Appunti
Letteratura e fonti di informazione
LETTERATURA:
- VV Shuleikin Fisica del mare. - Mosca: "Nauka", 1968. - 1090 p.
- I.A. rumeno Fondamenti di idroacustica. - Mosca: "Costruzioni navali", 1979. - 105 p.
- Yu.A. Koryakin Sistemi idroacustici. - San Pietroburgo: "La scienza di San Pietroburgo e la potenza navale della Russia", 2002. - 416 p.
Moduli per la televisione digitale
TV tricolore - aggiornamento software ricevitore
Ricevitore satellitare o ingresso TV satellitare ci interfaccia comune