Бойков С.В., Буров В.А., Дмитриев О.В. «Основные направления разработок гидроакустических систем (ГАС) подводных аппаратов (ПЛ) различного назначения и автономных ГАС» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 3-9 (2001)

Г НПП «Регион» более трех десятилетий проводит разработки образцов высокоточных гидроакустических систем подводных аппаратов широкого применения и ряда автономных малогабаритных гидроакустических систем целеуказания. За этот период накоплен значительный опыт создания многоканальных помсхозащи-щенных гидроакустических систем. Применение в разработках современной схемотехнической базы позволило создать высокопроизводительные цифровые процессорные устройства. которые позволяют решать задачи обработки большого потока гидроакустической информации. Наличие мощного бортового вычислительного устройства с программируемой структурой позволяет создать универсальную многоканальную (100 и более каналов) гидроакустическую систему для подводных аппаратов различных типов. Универсальность обеспечивается перепрограммированием бортовою вычислителя под конкретную задачу. При этом изменяется как тип зондирующей посылки, так и характер обработки принимаемых сигналов. За последние годы натурные морские испытания экспериментальных образцов гидроакустических систем малогабаритных подводных аппаратов, созданных по данной технологии были проведены в ГНПП «Регион». Результаты испытаний подтвердили высокую эффективность применения современной схемотехники в гидроакустических системах подводных аппаратов и показали перспективность развития этого направления. Кроме того, в течение ряда лет ГНПП «Регион» совместно с кафедрой акустики физического факультета МГУ занимался разработкой активно-пассивных ГАС кругового обзора. В ГНПП «Регион» также разработаны и созданы экспериментальные образцы локаторов секторного обзора, многолучевых эхолотов, акустических лагов для рыбопоисковых судов.

Дмитриев О.В., Першков В.А., Плешко А.Д., Тутов С.В. «Современные приемно-передающие устройства гидролокаторов» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 10-19 (2001)

Выводы: современная элементная база и комплекты программ моделирования электронных схем позволяют за сравнительно короткий срок спроектировать ППУ высокого качества; применение макромоделей допустимо только после расчета их параметров на тестовых схемах (если выявлено существенное несоответствие расчетных и экспериментальных справочных параметров, следует с помощью элементов библиотеки аналоговой базовой матрицы создать собственные макромодели); крайне желательно подтвердить результаты проектирования на макете.

Коновалова С.С., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. «Возможности нелинейной гидроакустики при создании поисковых средств для скоростных подводных аппаратов» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 20-24 (2001)

С целью увеличения информативности освещения подводной обстановки для решения задач навигации, маневрирования, автоматической адаптации к непрерывно изменяющимся условиям предлагается использование параметрических гидроакустических систем в составе скоростных подводных аппаратов. Рассматриваются характеристики параметрических гидроакустических приборов применительно к задачам подводного поиска. Представлены математические модели и выражения для расчета их параметров. Обсуждаются результаты расчета энергетических характеристик параметрических гидролокационных систем с учетом реальной помеховой обстановки. Анализируются зависимости отношения сигнал/помеха от дальности обнаружения подводного объекта при различных значениях параметров цели, сигнала, шумов и ревербе-рационных помех.

Горюнов В.В. «Исследование и поиск путей усовершенствования управляемых подводных аппаратов (УПА) с гидроакустической системой» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 25-27 (2001)

Совместно ГНПП «Регион». НТП «Реаконт» и Московским государственным авиационным институтом были проведены экспериментальные исследования но усовершенствованию гидродинамических и гидроакустических характеристик управляемых аппаратов с гидроакустической системой. В процессе проведения этих исследований было показано, что выполнение цилиндрической корпусной части аппарата в виде сегментно-вогнутой поверхности (с т.н. каннелюрами), позволяет увеличивать подъемную силу корпуса до 1.5 раза в зависимости от протяженности каннелюр. Кроме того, при оптимальном выборе их геометрических параметров возможно не только уменьшение уровня турбулентной составляющей шума на входе в гидроакустический тракт до 1.5–2 раз. по и повышение кавитационной «стойкости» подводного аппарата. Результаты морских испытаний реальных гидроакустических систем, устанавливаемых в головных отсеках макетов такого аппарата с каннелюрами, подтвердили такую возможность. Было показано, что глубина, на которой от воздействия кавитационных шумов происходит «ослепление» гидроакустической системы, может быть уменьшена в зависимости от скорости движения аппарата в 2–3 раза по сравнению с использованием исходного штатного обвода.

Дмитриев О.В., Першиков В.А., Чигарьков Г.К. «Адаптивное подавление связи излучающей и приемной антенн неподвижного имитатора цели» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 28-31 (2001)

Предложен способ подавления связи излучающей и приемной антенн неподвижного имитатора цели путем адаптивной компенсации излучаемого сигнала. Приведены результаты имитационного моделирования.

Белов В.С., Вертешев С.М., Лехин С.Н. «Применение методов цифровой обработки сигналов при физико-математическом моделировании гидролокационных систем» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 32-35 (2001)

Рассматриваются вопросы применения методов цифровой обработки сигналов при формировании сигнально-помеховой обстановки на входах приёмной антенны гидролокационных станций, испытываемых в комплексе физико-математического моделирования.

Аржанов М.И., Дмитриев О.В., Колосов К.В. «Полунатурное моделирование ходовых шумов подводных аппаратов» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 36-40 (2001)

При отработке гидроакустических систем подводных аппаратов в гидробассейне (полунатурном моделировании) необходимо учитывать влияние некоррелированных собственных шумов на работу гидроакустической системы. Этот вопрос особенно актуален для скоростных аппаратов, поскольку гидродинамические шумы резко возрастают с увеличением скорости. Предлагается акустическая система, которая позволяет в лабораторных условиях создавать в заданной области шумовое поле с малым коэффициентом корреляции. Акустическое поле собственных шумов в рассматриваемой модели представляет собой суперпозицию излучений большого числа случайных источников и является случайной функцией времени. Поэтому для имитирования поля собственных шумов представляется целесообразным использовать модель изотропного, однородного шума (изотропность поля помех предполагает независимость характеристик поля от направления в любой точке ноля, а под однородностью поля понимается независимость средних по времени значений интенсивности звукового поля в различных точках). Физическое моделирование поля собственных шумов на приемной антенне осуществляется с помощью независимо излучающих слабонаправленных источников, равномерно распределенных по окружности, центром которой является центр приемной антенны.

Аржанов М.И., Дмитриев О.В., Колосов К.В., Кряхтунов Ю.Н., Прудникова И.П. «Особенности проектирования многолучевых эхолотов» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 41-45 (2001)

В процессе проектирования и создания многолучевых эхолотов (МЛЭ) может быть выделено три этапа: 1) внешнее проектирование (оценка объема рынка МЛЭ. выявление дефицита функциональных свойств существующих и разрабатываемых МЛЭ. формирование рационального облика МЛЭ и технического задания на него); 2) внутреннее проектирование (проведение расчетов и математического моделирования, изготовление макетов и их испытания, разработка конструкторской документации, изготовление опытных образцов и их предварительные испытания); 3) приемо-сдаточные испытания. Выбор рациональных обликовых параметров МЛЭ может быть сделан с использованием методов системного анализа итерационным способом «синтез через анализ». Реализация данного подхода предполагает использование системы аналитических математических моделей, связывающих эффективность решения целевых задач судном, оборудованным МЛЭ (например, поиск рыбных косяков, картографирование морского дна. работы по освоению дна и пр.). а также стоимостные, временные показатели решения задач с обликовыми характеристиками МЛЭ. Форма и размеры АС МЛЭ определяются исходя из условий обеспечения заданных величин углового разрешения и вероятностных характеристик обнаружения, а также заданных габаритных ограничений. В рамках изложенного подхода предлагается оптимальный вариант МЛЭ. приводятся основные параметры и устройство его базовых систем и подсистем, анализируются результаты испытаний.

Буров В.А., Дмитриев О.В., Прудникова И.П. «Повышение разрешающей способности гидроакустических систем путем применения нелинейных методов межлучевой обработки эхо-сигналов» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 46-48 (2001)

Описан метод повышения точности пеленгования и приведены результаты обработки модельных и натурных сигналов. В процессе вычислений требуется обращение матриц корреляции сигналов с различных направлений размерности 5–12. Острота максимума зависит от выходного отношения сигнал/помеха и степени корреляции разрешаемых сигналов.

Буров В.А., Касаткина Е.Е., Морозов С.А. «Задача синтеза диаграмм направленности (ДН) как многоцелевая вариационная задача» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 49-53 (2001)

Разработан алгоритм синтеза диаграмм направленности с заданными характеристиками, основанный на вариационном подходе. Представлены результаты численного моделирования, показавшие работоспособность предложенного алгоритма и перспективность применения вариационных принципов, позволяющих преодолеть рутинность стандартных подходов к задачам данного типа.

Колосов К.В. «О полунатурном моделировании дальнего поля» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 54-57 (2001)

Полунатурное моделирование является важным этапом разработки современных гидроакустических систем (ГАС) подводных аппаратов. Сам термин «полунатурное моделирование» означает, что отрабатываемая система расположена в рабочей среде, а с помощью внешних устройств (установки полунатурного моделирования) создается поле, имитирующее внешнее воздействие. Поскольку, как правило, все внешние объекты расположены в дальней зоне, рассеянный такими объектами эхо-сигнал может быть представлен как суперпозиция плоских волн, пришедших с различных направлений телесного сектора, занимаемого каждым объектом. Для многоэлементных решеток акустических систем, работающих на средних и низких частотах, дальняя зона может располагаться, начиная с десятков метров. В лабораторном гидробассейне непосредственно сформировать плоские волны для таких систем стандартными методами (например, точечными источниками) крайне сложно. Для решения указанных проблем предлагается специализированная СФАР, работающая в диапазоне 20–50 кГц и позволяющая синтезировать плоские волны с любого направления сектора обзора (130×50°) с точностью 0,3°.

Алюшин М.В., Дмитриев О.В., Колосов К.В. «Проектирование многоканальных систем полунатурного моделирования для отладки гидроакустических систем подводных аппаратов» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 58-60 (2001)

Испытания современной гидроакустической аппаратуры, как правило, многоканальной по своей структуре, в естественных условиях, например под водой (натурные испытания), являются дорогостоящими и сопряжены со значительными техническими трудностями. Гораздо более дешевыми и удобными являются лабораторные испытания в стационарных условиях (лабораторно-стендовые или полу натурные испытания). Однако их реализация на практике сопряжена с необходимостью создания так называемого имитатора объектов, разработка которого для ряда гидроакустических задач является актуальной проблемой. Для указанных областей применения имитатор объектов обычно представляет собой многоканальную систему реального времени с числом каналов 100–1000. Основным принципом его работы является имитация нужных свойств изучаемого объекта на основе реализации физических и математических моделей. Имитатор содержит следующие основные функциональные блоки: персональный компьютер, интерфейс для загрузки исходных данных в процессор объектов, процессор объектов, устройство сопряжения потоков данных, процессор каналов, активную антенную решетку. Пиковая производительность многоканального имитатора в первую очередь определяется пропускной способностью устройства сопряжения потоков данных. Это устройство имеет многоуровневую древовидную структуру и ориентировано на быструю передачу данных об очередном объекте ко всем модулям процессора каналов, участвующим в его синтезе. Для снижения объема передаваемых данных используется протокол обмена данными типа «много адресов – много данных», а также сжатая форма передачи информации. Восстановление полных сигналов осуществляется соответственно на основе либо обратного преобразования Фурье, либо на основе других алгоритмов учащения.

Алюшин М.В., Колосов К.В. «Вазовый комплект модулей для создания бортовых вычислителей гидроакустических систем с изменяемой архитектурой» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 61-66 (2001)

Разработан комплект модулей в стандарте Евромеханика 3U/6U. предназначенный для построения многопроцессорных бортовых вычислителей. Комплект ориентирован на многоканальную реализацию алгоритмов цифровой обработки сигналов при решении задач гидролокации.

Дмитриев О.В., Колосов К.В., Сидоров А.В., Чигарьков Г.К. «Математическая модель рассеянного поля поверхностной и донной реверберации» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 67-72 (2001)

Рассматривается задача формирования рассеянного поля поверхностной и донной реверберации на плоскости приемного устройства лабораторными средствами – специализированными пространственными антенными решетками. Модель акустического поля, описывающая реверберацию, представляется в виде суммы полей от М независимых диффузных рассеивателей. расположенных в рабочем секторе морской поверхности или морского дна. Получены временные и спектральные соотношения поля поверхностной и донной реверберации для заданной точки приемного устройства с учетом его движения. Отмечено, что сигналы поверхностной и донной реверберации от всей реверберирующей области не являются стационарными случайными процессами. Выполнены расчеты ряда примеров для подтверждения корректности полученных соотношений.

Дмитриев О.В., Колосов К.В., Сидоров А.В., Чигарьков Г.К. «Математическая модель рассеянного поля объемной реверберации» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 73-76 (2001)

Рассматривается задача формирования рассеянного поля объемной реверберации на плоскости приемного устройства в лабораторных условиях с помощью сигналоформирующих антенных решеток. Модель акустического поля, описывающая объемную реверберацию, представляется в виде суммы полей от М независимых диффузных рассеивателей, расположенных в толще морской воды в секторе обзора приемного устройства. Получены временные и спектральные соотношения поля объемной реверберации для заданной точки приемного устройства с учетом его движения. Выполнены расчеты ряда примеров для подтверждения корректности полученных соотношений.

Белов В.С. «Особенности пространственно-временного описания гидроакустических сигналов, воспроизводимых в комплексе ФММ» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 77-79 (2001)

Рассматривается пространственно-временная модель акустического сигнала на входе приемной антенны гидролокационной станции. Показана возможность воспроизведения этого сигнала с помощью двумерной акустической решетки.

Огурцов Ю.П. «Акустика высокоскоростных затопленных водяных струй» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 80-83 (2001)

Обсуждается проблема количественной оценки параметров шумоизлучения водяных затопленных струй. В настоящее время эта задача решается на основе экспериментальных данных. Из-за влияния многих факторов и ограниченности данных точность оценок маленькая. Сообщаются результаты нового эксперимента.

Филимонов А.К. «Звукоизлучение развитых кавитационных течений» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 84-85 (2001)

Вентилируемая пульсирующая каверна, образованная за кавитатором, представляет собой объемное тело со сложным законом колебаний поверхности. Па основной частоте колебаний каверну предлагается моделировать источником звука в виде комбинации излучателей нулевого и первого порядков. Получены выражения для расчета интенсивности звукоизлучения. диаграммы направленности, акустической мощности низкочастотного излучения в зависимости от геометрических и гидродинамических характеристик каверны.

Евдонина Н.И., Чалык В.Д. «Гидродинамическая компоновка головных частей скоростных подводных аппаратов с встроенными акустическими системами для условий движения в широком диапазоне чисел кавитации» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 86-91 (2001)

Рассмотрены вопросы гидродинамической компоновки (ГДК) головных частей (ГЧ) скоростных подводных аппаратов (СПА) с встроенными акустическими системами с целью обеспечения размещения и работоспособности носовых и бортовых гидроакустических антенн различной пространственной ориентации (носовых и бортовых), которая достигается согласованным проектированием формы обвода ГЧ и блока антенн, при этом обеспечивается отсутствие кавитационных явлений во всем рабочем диапазоне ходовых чисел кавитации. Кроме того, в процессе проектирования вырабатываются требования к точности выполнения формы ГЧ и состоянию ее поверхности, исключающие появление преждевременной кавитации. Описан разработанный в ЦНИИ «Гидроприбор» метод синтеза обводов ГЧ, который позволяет при заданном минимальном коэффициенте разрежения на обводе изменять его форму, подстраивая под требования размещения антенн для конкретных условий применения СПА. Рассмотрены конкретные реализации и проведено сравнение с обводами, разработанными по другим методикам.

Костылев В.К., Селищев А.А. «Обеспечение ударопрочности гидроакустических антенных решеток при приводнении и методы испытаний в приведенных условиях» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 92-95 (2001)

Рассмотрена задача обеспечения ударопрочности гидроакустических антенных решеток при приводнении. Повышение ударопрочности пьезокерамических преобразователей достигается за счет использования специальных упругих размыкающихся слоев. Дан сравнительный анализ методов экспериментальной проверки реальных образцов на прочность в лабораторных условиях. Установка для метания столба воды со скоростью до 70 м/с состоит из трубы с водой, поршня, заряда пороха, детонатора и ограничителя движения поршня.

Дмитриев О.В., Кряхтунов Ю.Н., Першиков В.А., Тутов С.В., Чигарьков Г.К. «Акустические измерители скорости» Сборник докладов научно-технической конференции по проблемам гидроакустики, с. 91-102 (2001)

Анализируется доплеровское рассеяние сигнала объемной реверберации и его влияние на точность измерения скорости судна с помощью акустических доплеровских измерителей скорости. Рассматриваются различные методы измерения доплеровской частоты по коротким реализациям флуктуирующих сигналов. Приводятся результаты имитационного моделирования с целью оценки точности акустических измерителей скорости.