|
Исторически с проблемами шумности и вибраций механизмов первой столкнулась судостроительная отрасль, как наиболее передовая в машиностроении, концентрирующая в себе практически все последние достижения науки и техники. |
Появление неконтактного морского оружия – акустических мин и торпед в середине Второй мировой войны, и его бурное развитие привело к тому, что шумность стала одним из важнейших тактико-технических элементов и характеристик не только военных кораблей, но и гражданских судов. Являясь относительно недорогим и достаточно доступным оружием, неконтактные мины могут представлять опасность даже в мирное время, что показал опыт ряда локальных конфликтов. Размещение ядерного оружия на подводных лодках и формирование на их основе важнейшей составляющей ядерной триады привело к тому, что задача измерения шумности подводных лодок переросла в проблему стратегической важности. Это обусловлено тем, что основным качеством ПЛ является скрытность от средств обнаружения, а главным демаскирующим фактором при этом остается ее шумность.
|
Аппаратура поиска и выявления источников повышенной шумности. |
Задача измерения и контроля шумности морских объектов включает в себя следующие основные компоненты:
1. Измерение и контроль параметров гидроакустического поля кораблей и судов на относительно небольших дистанциях на соответствие нормам и требованиям;
2. Поиск и выявление источников повышенного шумоизлучения на ходовых режимах;
3. Измерение параметров гидроакустического поля на больших дистанциях для оценки защищенности кораблей от средств дальнего обнаружения.
|
Сергей Григорьевич ЦЫГАНКОВ – начальник комплекса ФГУП «ВНИИФТРИ», доктор технических наук. |
Необходимо отметить, что основной проблемой при проведении акустических испытаний кораблей и судов является наличие фоновых помех акватории, «маскирующих» шумоизлучение измеряемого судна из-за того, что уровни шумов подводных лодок сопоставимы или ниже собственных шумов акустических полигонов. Это требует значительных затрат времени на ожидание благоприятных погодных условий. В литературе отмечается, что фоновый шум должен быть по крайней мере на 6 дБ слабее источника. Таким образом, данные измерения представляют собой сложную научно-техническую проблему.
Весьма соблазнительно решить задачу обеспечения помехоустойчивости гидроакустических измерений, особенно при измерениях уровней на относительно больших дистанциях, с использованием направленных антенных стационарных систем обнаружения или корабельных гидроакустических комплексов. Однако при квалифицированном рассмотрении такой подход задачу помехоустойчивых измерений шумности не решает. Это происходит из-за ряда принципиальных отличий задачи измерения параметров гидроакустического поля объекта от задачи обнаружения объекта. Поэтому требуется создание специализированных измерительных комплексов.
Специалистами ФГУП «ВНИИФТРИ» создано семейство стационарных и судовых измерительных гидроакустических комплексов, позволяющих решать проблему измерения шумности кораблей и судов при отношении сигнал/помеха меньше 1. Одним из образцов является специальная гидроакустическая система СГАС-496Э. Главным и наиболее важным отличием СГАС-496Э от всех существующих за рубежом измерительных комплексов является возможность измерения уровней шумоизлучения подводных лодок при соотношении сигнал/помеха до -6 дБ. При этом комплекс основан на ненаправленных подводных приемных системах с одиночными гидрофонами, что обеспечивает полную преемственность и сопоставимость результатов измерений с полученными ранее данными. Помимо этого комплекса существует еще ряд образцов аппаратуры, позволяющих выполнять измерения при соотношении сигнал помеха до -10 дБ за счет применения дополнительных алгоритмов обработки.
|
Виброизмерительный комплект. |
Важным аспектом проблемы измерения гидроакустических характеристик морских объектов является также задача поиска и выявления источников повышенного шумоизлучения на ходовых режимах. Для ее решения в состав ряда измерительных комплексов, созданных во ФГУП «ВНИИФТРИ», входит уникальная система поиска и выявления источников повышенной шумности. Система осуществляет регистрацию сигналов подводного шума и вибраций механизмов и корпусных конструкций корабля в единой шкале времени на независимых регистраторах на ходовых режимах измеряемого объекта, что обеспечивает при дальнейшей обработке сведение записей сигналов подводного шума и вибраций с точностью до фазы и использование методов когерентной обработки сигналов.
|
Григорий Вениаминович ТЕВЕРОВСКИЙ – старший научный сотрудник ФГУП «ВНИИФТРИ», кандидат технических наук. |
Для этого в состав аппаратуры входят аналого-цифровые магнитофоны, виброизмерительный комплект, система синхронизации и поддержания единой шкалы времени, комплекс обработки данных, реализующий оригинальные методы и алгоритмы обработки информации на основе акустической томографии и голографии.
Использование этих методов позволяет оценивать распределение звукоизлучения вдоль корпуса судна, определять зоны повышенного шумоизлучения, классифицировать и выявлять источники шумности.
Как показывает многолетний опыт акустических испытаний морских объектов, особенно малошумных, значительная часть времени, запланированного для проведения испытаний, тратится на ожидание благоприятных погодных условий и поиск источников повышенного шумоизлучения. Особенно сложно выявление источников, возникающих только во время движения объекта. Такие источники трудно определить заранее, в заводских условиях, их шумоизлучение может зависеть от параметров движения объекта и часто имеет нестабильный характер. Созданные во ФГУП «ВНИИФТРИ» измерительные комплексы, основанные на использовании уникальных методов обработки сигналов, оригинального программно-алгоритмического и методического обеспечения, позволяют значительно сократить время проведения испытаний, практически исключив из него периоды ожидания благоприятных погодных условий, а также с высокой эффективностью решать задачи поиска и выявления источников повышенной шумности.
|
Помехоустойчивость измерительного комплекса СГАС-496Э. |
Еще одной важной задачей измерения параметров гидроакустических полей морских объектов является задача измерения уровней подводного шума на больших дистанциях, с учетом характеристики направленности излучения, что необходимо для оценки защищенности кораблей от средств гидроакустического обнаружения. Традиционно эта задача решается при выполнении кораблем маневрирования на большой дистанции от приемной системы. Однако такой подход практически нереализуем при замерах современных малошумных объектов из-за влияния помех акватории, а также ее гидрологических особенностей. Во ФГУП «ВНИИФТРИ» созданы методы определения характеристик направленности излучения в дальнем поле объекта (зоне Фраунгофера) на основе измерений амплитудно-фазового распределения, полученного на небольших расстояниях от объекта (в его ближнем поле). При этом используется аппаратура синхронной регистрации сигналов подводного шума и вибраций механизмов и корпусных конструкций корабля в единой шкале времени на независимых регистраторах на ходовых режимах измеряемого объекта. Это позволяет решить задачу определения характеристик направленности в дальнем поле объекта в безграничной среде по данным, измеренным в условиях ограниченного полигона, причем с использованием штатных приемных систем с одиночным гидрофоном.
|
Время-частотное распределение подводного шума морского объекта и распределения интенсивности излучения вдоль корпуса. |
|
Характеристика направленности в дальнем поле объекта. |
Такой метод позволяет качественно расширить возможности существующих полигонов, существенно расширить объем информации о параметрах гидроакустических полей кораблей.
ФГУП «ВНИИФТРИ»
Россия, 141570, Московская обл.,
Солнечногорский р-н, п. Менделеево
Тел.: +7 (962) 947-3518
