|
Проблема измерения шумности кораблей, поиска и выявления источников повышенного шумоизлучения традиционно связана с военным кораблестроением. Однако эти проблемы актуальны не только для военного кораблестроения. |
Уже во второй половине XIX века, с появлением кораблей с механическими движителями, пришла и проблема обеспечения приемлемых уровней шумов и вибрации. Спущенный на воду в 1900 г. великолепный лайнер «Дойчланд», обладатель «Голубой ленты Атлантики», из-за сильнейшей вибрации вскоре был переоборудован в тихоходное круизное судно. Известен также случай, когда построенный в ФРГ турбоход не был принят заказчиком из-за его чрезмерной шумности.
|
Сергей Григорьевич ЦЫГАНКОВ – начальник комплекса ФГУП «ВНИИФТРИ», доктор технических наук, лауреат Государственной премии РФ |
Внешний шум судна является источником шумового загрязнения окружающей среды, отрицательно влияющего на морских животных. Например, сделанная в конце 1950-х гг. в СССР попытка использования для подводных исследований рыбных запасов боевой дизельной подводной лодки проекта 613 не увенчалась успехом: субмарина не годилась для наблюдений за рыбами не только из-за большого размера, но и шумности.
У современных морских судов весьма существенным элементом оснащения являются гидроакустические навигационные средства (эхолоты, лаги, гидролокаторы), а у судов рыболовного флота – также и рыбопоисковые эхолокационные приборы, обеспечивающие промысловую деятельность. Для них шумы судна являются помехой.
В 2009 г. Акустическим обществом Америки (ASA) принят первый в мире стандарт измерения подводного шума гражданских судов ANSI/ASA S12.64-2009 в связи с возрастающим шумовым загрязнением окружающей среды.
С 1 января 2010 г. в Норвегии вступила в силу Глава 24 Части 6 Правил классификации судов новой постройки (Rules for Classification of Ships Newbuildings), утвержденная DNV в декабре 2009 г. Данная глава (Silent Class Notation) содержит классификацию судов по уровням подводного шума. Изложенные в ней требования будут предъявляться к подводному шуму судов для снижения воздействия на окружающую среду и/или для обеспечения гидроакустической эксплуатационной пригодности судов, эксплуатация которых напрямую зависит от использования гидроакустического оборудования.
|
Григорий Вениаминович ТЕВЕРОВСКИЙ – ведущий научный сотрудник ФГУП «ВНИИФТРИ», кандидат технических наук |
По аналогии с гражданской авиацией можно предположить, что в недалеком будущем определенные ограничения будут наложены на эксплуатацию гражданских судов и морских сооружений, не отвечающих требованиям по уровням подводного шума.
Практическая реализация и оценка эффективности каждого отдельного технического решения, принимаемого для снижения шумности, возможны только на основе достоверных результатов натурных акустических испытаний кораблей.
Во ФГУП «ВНИИФТРИ» создано семейство стационарных и судовых измерительных гидроакустических комплексов. Основным их отличием от зарубежных аналогов является возможность измерения уровней шумоизлучения при соотношении сигнал/помеха значительно меньше 1: до –6 дБ… –10 дБ, тогда как вся измерительная аппаратура, основанная на традиционных подходах, допускает проведение измерений только при соотношении сигнал/помеха не менее +6 дБ.
Созданные компанией «ВНИИФТРИ» измерительные комплексы, основанные на использовании уникальных методов обработки сигналов, оригинального программно-алгоритмического и методического обеспечения, позволяют значительно сократить время проведения испытаний, практически исключив периоды ожидания благоприятных погодных условий.
|
Рис. 1. Измерение шумности гражданского судна |
Методика измерения шумов движущегося судна заключается в следующем: звук принимается приемниками стационарной, либо мобильной подводной приемной системы, находящейся на некотором расстоянии от трассы движения объекта (рис. 1), и анализируется спектральный состав в момент прохода объекта вблизи приемника с использованием помехоустойчивых алгоритмов. Измеряемыми параметрами являются уровни звукового давления в стандартных (октавных, третьоктавных) полосах при контроле, а также в узких полосах при определении причин превышения норм и выявлении источников повышенного шума. Подводный шум неподвижного судна или морского нефтегазового сооружения может быть измерен с использованием подводной стационарной приемной системы, расположенной вокруг сооружения, либо с использованием мобильной буксируемой системы (рис. 2).
|
Рис. 2. Измерение шумности морских сооружений |
Созданные ФГУП «ВНИИФТРИ» методы и алгоритмы помехоустойчивых измерений применяются для решения достаточно широкого круга задач. Одна из них – поиск течей в подводных трубопроводах, находящихся на большой глубине (рис. 3). Гидроакустическое приемное подводное устройство (рис.4) буксируется измерительным судном над трассой донного трубопровода. Контрольно-измерительная аппаратура на борту судна производит накопление и помехоустойчивую обработку гидроакустического сигнала (рис. 5).
Программное обеспечение обработки сигналов реализует широкий круг алгоритмов анализа данных, таких как направленный и сверхнаправленный прием, узкополосная фильтрация и слежение за частотой, помехоустойчивые алгоритмы измерения уровней подводного шума, алгоритмы апертурного синтеза, сонографический анализ. Благодаря этому обеспечивается высокая помехоустойчивость измерений – в 3-10 раз больше, чем у аналогичных комплексов, например, таких, как ALD sensor фирмы Co.L.Mar.
|
Рис. 3. Поиск течи в подводном трубопроводе с помощью гидроакустического приемного устройства |
|
Рис. 4. Приемное подводное устройство «Катран-5» (ФГУП «ВНИИФТРИ») |
|
Рис. 5. Помехоустойчивая обработка гидроакустических данных |
Таким образом, методы решения проблем измерения шумности кораблей, возникшие исключительно в интересах военного кораблестроения и ВМФ, также находят широкое применение и в гражданских отраслях промышленности.
ФГУП «ВНИИФТРИ»
Россия, 141570, Московская обл.,
Солнечногорский р-н, п. Менделеево
Тел.: + 7 (495) 744-8141, 744-8140