Научная статья на тему 'Параметрическая навигационная система с гидроакустическимимаяками для обеспечения безопасного плавания судов'

Параметрическая навигационная система с гидроакустическимимаяками для обеспечения безопасного плавания судов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
235
43
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ АНТЕННА / МНОГОЧАСТОТНОЕ ПЕЛЕНГОВАНИЕ МЕТОДОМ РАВНОСИГНАЛЬНОЙ ЗОНЫ / ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА / РАСЧЕТ ДИСТАНЦИИ ДО ГИДРОАКУСТИЧЕСКОГО МАЯКА / PARAMETRIC ARRAY / MULTIFREQUENCY DIRECTION FINDING BY EQUISIGNALZONE METHOD / DOPPLER EFFECT / DISTANCE COMPUTING OF SONAR BEACON

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Волощенко В. Ю., Тимошенко В. И.

Рассмотрена структурная схема и функционирование параметрической навигационной системы с гидроакустическими маяками, которая позволяет обеспечить безопасность движения объекта носителя устройства по маршруту, предназначенному для плавания и маневрирования при проведении работ в пределах естественных узкостей, фарватеров, при входах в гавани.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Волощенко В. Ю., Тимошенко В. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Parametric navigation system with hydroacoustic beacons for providing of safety sailing

The structural scheme of the parametric hydroacoustic navigation system with the multifrequency bottom sonar beacons and its operation for providing of vessels safety sailing and maneuvering on the navigable paths, mouth of a harbors, channels etc are considered

Текст научной работы на тему «Параметрическая навигационная система с гидроакустическимимаяками для обеспечения безопасного плавания судов»

УДК 534.222.2

В.Ю. Волощенко, В.И. Тимошенко

ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ НАВИГАЦИОННАЯ СИСТЕМА С ГИДРОАКУСТИЧЕСКИМИ МАЯКАМИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОГО ПЛАВАНИЯ СУДОВ

Перспективные задачи исследования обширных площадей мелководного Арктического шельфа России и освоения месторождений сырьевых ресурсов могут быть успешно решены при прокладке оптимальных маршрутов подводной и надводной транспортной системы, использование которой требует разработки специализированных средств судовождения для обеспечения безопасного плавания по заданному фарватеру, обозначенному донными гидроакустическими маяками. Известен проект навигационного обеспечения плавания по заданному фарватеру значительной протяженности за счет установки и использования гидроакустических маяков на трассе трансарктических переходов подводных танкеров от нефтеносных районов Аляски до северных берегов Норвегии и Исландии [1]. Маршруты переходов проходят через районы Северного полюса, морей Бофорта и Баффина, имеющие помимо ледового покрова большой мощности сложный рельеф дна, причем оптимальный маршрут между Аляской и Норвегией имеет рельеф глубин от 90 до 1800 м и толщину льда до 30 м. Исходя из предельной дальности связи с гидроакустическими маяками, составляющей в арктических морях около (7-8) км, предложен вариант расстановки групп маяков на восьми участках трассы, что обеспе-

144 -

ней скорости 14 узлов (7 м/с). Несмотря на сложность взаимной координации маяков и необходимость их периодической замены, оборудование трансарктического маршрута гидроакустическими маяками считается экономически целесообразным, а способ местоопределения с помощью маяков признается наиболее важным и надежным способом навигационного обеспечения в условиях подводного плавания в Арктике. К недостаткам данного проекта следует отнести малую точность пеленгации гидроакустических маяков при движении танкера, что приводит к ошибке счисления пройденного пути, сопоставимой с предельной дальностью связи с гид.

, -

ного объема первичных данных о расположении как подводных, так и надводных -

дне гидроакустических маяков, является актуальной задачей.

- -смотрены в [1, 2]. Так, как правило, характеристика направленности (ХН) обратимой акустической интерференционной антенны маяка не регулируется и диапазон изменения рабочих частот невелик, а выбор формы ХН определяется глубиной установки маяка: для больших глубин - коническая, для малых - в виде верхней , -струкций. По мнению автора, гидроакустические маяки должны обеспечивать излучение нескольких рабочих сигналов с достаточно сильно отличающимися часто-( , - 20-200 ) одной акустической излучающей антенны. Это может быть осуществлено при использовании параметрической излучающей антенны, формирующей в водной сре-

- ( ),

разностной частоты (низкая рабочая частота) и сигналов суммарной частоты, вто-( ). сигналов накачки с частотами /1, /2 в канале распространения, результатом которого является параметрическая генерация акустических сигналов как разностной F = /2 — / , так и суммарной /+ = /2 + / частот, вторых гармоник 2/1, 2/2 , -трической энергии в акустическую (электроакустический преобразователь маяка) и формирования направленного излучения (протяженный участок среды, в котором взаимодействуют мощные акустические волны, длиной в десятки или сотни метров, - объемная «бестелесная» антенна, в которой распределены нелинейные ис), -речных размерах электроакустического преобразователя удается получить излучение акустических сигналов комбинационных частот F = /2 — /1, /+ = /2 + /1, 2 / ,2 /2 в пределах небольших телесных углов при практически полном отсутствии бокового ПОЛЯ [3].

( . 1)

маяк (на рисунке представлена структурная схема только излучающего тракта), а также приемную бортовую аппаратуру судна-носителя устройства, функционально включающую в себя три приемных тракта, с помощью которых измеряется пеленг (угол места, курсовой угол) на маяк, рассчитывается дистанция до него и определяются параметры движения объекта-носителя устройства при маневрировании на малых удалениях от маяка. Общими блоками для этих приемных трактов являются

7, 8,

направленности без дополнительных максимумов, акустические оси которых сдвинуты относительно друг друга на угол 2#СТ( (относительно их равносигнального

направления на угол 6си) и расположены в вертикальной плоскости судовых ко, 9, .

В излучающем тракте маяка все электронные блоки подключены к источнику питания 1 и генераторы 2, 3 вырабатывают высокочастотные гармонические сигналы с частотами /1, /2, лежащие в полосе пропускания электроакустического преобразователя 6, которые поступают на два входа хронизатора-модулятора 4, на выходе которого сформирован радиоимпульс с бигармоническим ВЧ-заполнением. Данный радиоимпульс после усилителя мощности 5 поступает на электроакустический преобразователь 6, излучающий зондирующий сигнал накачки в водную среду, обладающую нелинейностью своих упругих характеристик. При этом происхо-

/ 1 , / 2

, -

стических сигналов как разностной F = /2 — /1, так и суммарной /+ = /2 + / частот, вторых гармоник 2/1,2/2 волн накачки. Маяк осуществляет излучение в , , сориентированные в пространстве вдоль соответствующего участка трассы перехода в направлении подхода судна-носителя с бортовой аппаратурой, т.е. обеспечивает направленную акустическую «подсветку» в водной среде на нескольких рабочих сигналах с достаточно сильно отличающимися частотами.

Рис. 1. Структурная схема параметрической навигационной системы

,

связаны с перемещением судна-носителя со скоростью V относительно него, то

7, 8 -

ние их частот. Известно, что при движении приемника относительно неподвижного источника сигнала с частотой / измененная частота принимаемого сигнала будет равна

/' = /(1 — ис0в^/С) = /-Ь-/ • СОв^С = / ± /в , (1)

где с - скорость звука в воде, $ - угол между направлением скорости приемника и направлением от источника к приемнику, причем, если угол $ ту пой, то принимаемая частота повышается (знак +), при $ = 900 излучаемая и принимаемая частоты будут одинаковы, а если угол $ острый, то принимаемая частота понижается (знак -) [4].

При распространении в среде полигармонический акустический сигнал с частотами /х, /2,F = /2 — /1, /+ = /2 + /1,2/1,2/2 достигает двух групп акустических преобразователей 7, 8 движущегося со скоростью V су дна-носителя, претерпевая для каждой гармонической компоненты соответствующий доплеровский

СДВИГ частоты ( ± /в(/^ ( ± /т/1)), ( ± /в(/2)Х ( ± /в(2/2)Х ( ± ^ X

(± /0(/+)), причем для каждой группы 7 и 8 (канал 1 и 2) различие сдвигов частот

определено различием значений углов $ 2 между направлением скорости судна-

носителя и направлениями от источника к приемникам вследствие того, что центры групп преобразователей 7,8 разнесены в пространстве, а их акустические оси, расположенные в вертикальной плоскости судовых координат, сдвинуты относительно друг друга на угол 2#СТ(. Электрические сигналы с двух групп акустических преобразователей 7,8, соответствующие принятому акустическому полигар-моническому сигналу через компенсатор 9, поступают на входы первого и второго , -но включенных полосовых фильтров (10), настроенных на частоты (/1), (2/1), (2/2),( F ),(/+), усилителей (11) и детекторов (12), на выходах которых для каждой из частот в первом и втором каналах вырабатываются видеоимпульсные напряжения и^ , и 1(/!), и 1(/2), и 1(2/!), и\(2/2), и1(/+) И и2F , ^2(/1) , и2(/2), и2(2/1), и2(2/2), и2(/+), амплитуды которых определяются пространственным

положением диаграмм направленности (ДН) групп акустических преобразователей 7, 8

излучающий электроакустический преобразователь 6 параметрической антенны .

соответствующие пары видеоимпульсных напряжений (и^ и и2F), (и 1(/1) и и2(/1)), (и 1(2/1) и и2(2/1)) и тд. поступают через пятивходовые аналоговые

13 14, -

15.

, -

14,

24 13.

Работа приемного тракта для измерения пеленга на маяк в вертикальной плоскости судовых координат основана на получении оператором двух признаков точной пеленгации: 1) минимальности амплитуды результирующего электрического сигнала А и = и1 — и2, рассогласования первого и второго каналов на рабочих частотах устройства (/2, F = ^ — ^ /+= /, + /1,2/1,2/2); 2) минимальности доплеровского частотного сдвига (/0 1К (/1) — /0 2К (/!)),

(/о 1К (2 /1) — /о 2К (2 /1)), принимаемых группами преобразователей 7 (канал 1) и 8 (канал 2) акустических сигналов кратных частот (/1 ± /о(/1)),(2/1 ± /о(2/1)).

Функционирование приемного тракта для вычисления дистанции от судна-носителя до маяка основано на проведении вычислений оператором в соответствии с расчетными соотношениями, полученными в результате исследования основных физических закономерностей генерации высокочастотных сигналов /+ = /2 + /1 , 2 /1 ,2 /2 , -рые подставляются полученные в процессе измерений экспериментальные данные. Приемный тракт для определения параметров движения судна-носителя устройства относительно маяка позволяет оператору выполнить эту задачу на основе измерения величины доплеровского сдвига для акустических сигналов кратных частот (/1 ± /0( /1)),(2 /1 ± /в(2 /1)), принимаемых группами преобразователей 7 (канал 1).

равносигнальное направление направление на источник

Рис. 2. Пространственное положение ДН при пеленговании методом равносигнальной зоны

Пеленгование методом равносигнальной зоны осуществляется путем определения разности видеоимпульсных напряжений Аи = и1 — и2 (точки • 1, • 2,

- ° 1', ° 2', п 1", п 2" на рис. 2) в вычитающем устройстве 14, на входы которого с выходов первого и второго каналов приемного тракта устройства на рабочих сигналах - или разностной F = /2 — /х, или накачки /1,/2, или высокочастотных /+= /2 + /х, 2/1, 2/2 поступают через аналоговые ключи 13 соответствующие пары видеоимпульсных напряжений, например, (и 1р. и и2_р.), (и 1(/1) и и2(/1)), (и 1(2/1) и и2(2/1)) и т.д., амплитуды которых изменяются при повороте диаграмм

направленности групп акустических преобразователей 7, 8 компенсатором 9 в процессе пеленгации маяка. Перестройка компенсатора 9 может осуществляться как , . При нахождении маяка на линии, проходящей через точку пересечения диаграмм направленности обоих групп акустических преобразователей и называемой линией равносигнального направления, сигналы обоих каналов равны (и 1Р = и2Р и С/1(у 1)= и2(у 1) и и 1(2у 1) = и2(2у 1)) и напряжение Аи будет равно нулю, что и будет регистрироваться устройством отображения информации 15. Напряжение, пропорциональное величине угла поворота в равносигнального направления антен, 9,

устройства отображения информации 15, которое индицирует информацию о угле места вв пеленгуемого маяка в вертикальной плоскости. Определение направления на маяк в горизонтальной плоскости, т.е. измерение курсового угла вг маяка, может быть осуществлено аналогичным приемным трактом, в котором акустические оси 7, 8 .

Л11 = 11-11;

/

Рис. 3. Пеленгационные характеристики метода равносигнальной зоны на работа частотах устройства

Пеленгационные характеристики метода равносигнальной зоны на частотах (У ± (у 1)), (2у ± /в(2у 1)), (р ± Рп) для предлагаемого устройства представ-

лены на рис. 3 и обозначены пунктирной, штрих-пунктирной и сплошной линиями соответственно. Как видно из чертежа, крутизна пеленгационной характеристики $ = йи(в)/dв, а следовательно, и пеленгационная чувствительность максимальны при ориентации линии равносигнального направления на маяк (в этом случае Аи = 0), причем для сигнала второй гармоники 2у пеленгационная чувствительность наивысшая, а для сигнала разностной частоты - наименьшая. Это обусловлено величиной разности видеоимпульсных напряжений Аи = и1 — и2 (точки • 1, • 2, Аи р , ° 1', ° 2', Аи у 1, п 1", п 2", А и 2 у 1) для любого угла в отклонения от линии равносигнального направления, что определяется обострением

- 7, 8 -

ма для более высокочастотных сигналов.

Проиллюстрируем вышесказанное следующим численным примером. Общими блоками для всех трех приемных трактов являются две группы акустических преобразователей 7, 8, имеющих идентичные диаграммы направленности без до,

2ве« Фис. 2) где в = (0,5 — 0,7) • во,7 , в0, 7 - -

ленности группы акустических преобразователей для сигнала накачки по уровню 0,7. , -

стических преобразователей существенно зависит от волновых размеров их апертуры, т.е. от соотношения О/Л, где Л - длина волны принимаемого сигнала, О -их поперечный размер. Так, например, ширина характеристики направленности

в0,7 ( ) 7

8 , -ем (1 — г2)4, где г - радиальная текущая координата, отсчитываемая от центра круговой поверхности антенны, рассчитывается как отношение 1,81 Л/О при уровне первого бокового максимума 0,9% от величины основного [5]. Тогда для диаметра преобразователя 10 см и длинах волн принимаемых сигналов - Лр =75 мм (20 кГц), Лу =15 мм (100 кГц) и Л2 у =7,5 мм (200 кГц) величины ширины основного лепестка по уровню 0,7 в0 7 составят ~ 780, 160 и 80 соответственно, что при соблюдении условия всм ~ (0,5 — 0,7) • в0 7 для двух групп акустических преобразователей 7, 8 обеспечит сектора обзора по уровню 0,7 в0 7 ( ) ~ 1360,

130 и 6,40 соответственно. Таким образом, пеленгование на сигнале разностной частоты целесообразно для осуществления дальнего привода с невысокой точностью судна с параметрической навигационной системой к маяку, пеленгование на сигнале накачки оптимально при уточнении выбора позиции для средних дистанций до маяка, а пеленгование на сигнале суммарной частоты актуально при маневрировании в непосредственной близости от маяка. Точность осуществляемой многочастотной пеленгации можно численно оценить, используя следующее: угол Авт||1, при котором оператор или автоматическое устройство уверенно фиксирует наличие разницы в напряжениях и1, и2, определяется выражением [6]:

Авт, = 0,089•^•(в,7(,„ „,,))7в , (2)

причем при пеленговании оператором с использованием визуального или слухового индикатора величина Ц составляет 0,05-0,15 или > 0,2 соответственно. Таким , -ствить пеленгование маяка методом равносигнальной зоны с точностью, возрастающей для более высокочастотных сигналов. Описанный выше способ увеличения точности пеленгования источника мощных тональных сигналов основной частоты f за счет приема и последующей обработки акустических сигналов высших гармоник 2у,3у,......., пу , генерируемых в нелинейной водной среде, реализован

в акустическом пеленгаторе [7], использование которого предполагается в составе гидроакустической аппаратуры средств обеспечения судовождения.

С помощью данного устройства можно дополнительно произвести пеленгование маяка в вертикальной плоскости с использованием эффекта Доплера, обу, -скоростью V относительно дна происходит изменение частот всех спектральных составляющих полигармонического сигнала, сформированного в водной среде параметрической антенной маяка и принимаемого двумя группами акустических 7, 8 ( . (1)).

, 7, 8,

имеющих идентичные диаграммы направленности без дополнительных максиму, 2в

расположены в вертикальной плоскости судовых координат, а также условия применения используемого для пеленгования маяка в устройстве метода равносиг-, , -стических преобразователей будут всегда ориентированы по-р^ному относительно направления от источника к приемнику (угол места вв) и, соответственно, углы между направлением вектора скорости V судна-носителя и направлениями основных лепестков при точной пеленгации маяка будут равны (в+ 0,6в,7) И

(вв — 0,6в0 7). Как следует из (1), это приведет к тому, что и доплеровский сдвиг

7, 8 -

висящим от местоположения судна относительно маяка: при приближении к местоположению над донным маяком тупой угол З уменьшается и стремится к 90°, что приведет к постепенному снижению величины доплеровского сдвига частот (+ уо ^) д0 минимального значения (при нахождении судна вертикально над маяком угол места вв = З), а затем к постепенному росту величины доплеровского сдвига (— уо Т) при удалении, причем для более высокочастотных сигналов этот сдвиг будет большим по величине, динамика изменения частот более значительной, т.е. обеспечена большая чувствительность дополнительного пеленгационного .

В дополнительном пеленгационном тракте на основе эффекта Доплера в первом частотном дискриминаторе 17 могут обрабатываться пары электрических сигналов с частотами (у ± ув{у 1))ж и (у ± ув{у 1))ж или (2у ± ув(2у 1))ж и

(2у ± уО(2у 1))ж из первого и второго каналов, которые через двухвходовые ана-

16 11. -

ной сигнал первого частотного дискриминатора 17 пропорционален разности доп-леровских частот указанных пар данных электрических сигналов и отображается устройством отображения информации 15. При нахождении судна-носителя непосредственно над маяком равносигнальное направление групп акустических преоб-7, 8 , -

ностей приемной антенны обусловит следующее расположение в пространстве

7, 8:

(90°- вСТ(), а другой (90°+ вСТ() относительно вектора скорости судна-носителя, что обеспечит разные знаки («+» - канал 1 и «-» - канал 2 ) наименьшего допле-

ровского сдвига в обоих каналах на исходных частотах накачки в соответствии с соотношениями

foiK(f 1) =v-f COSв1К/с =v-f cos(900 -всм)/c = + v-f sin(0,6• в(fV))/с, (3) fn2K(f i) = u • /1COS в2к/с =u • /1COs(900 + в )/c = — v •f sin(0,6 • eo>7 (f у уc. (4) На акустических сигналах вторых гармоник за счет увеличения ~ в раз

7,

8 и использования более высокой частоты наименьший доплеровский сдвиг в соседних каналах («+» - канал 1 и «-» - канал 2) будет иметь другую величину

fdik (2 f i) = и • 2fi cos eiK I с =u • 2fi cos(900 - в )/c = + и • 2f sin(0,8 • в0,7 p с, (5)

fd2k(2fi) = и • 2f cos в2к Iс =u • 2fi cos(900 + в )/c = - и • ^.fl sin(0,8 • в0,7 (2fц)/с. (6)

На выходе первого частотного дискриминатора 17 вырабатывается сигнальное напряжение UB, амплитуда которого пропорциональна разности доплеров-ских частот первого и второго каналов на используемых рабочих сигналах, что с («+» - 1 «-» - 2) частот приведет к их удвоению:

VfD 1К (f 1) — fD 2 К ( f1)

] = 2 u /1 sin(0,6 • в0,7(f 1^с ,

[fD 1К (2 f 1) — fD 2 К (2 f 1) ] = 2 • U • ^./1 • sin(0,8 • в0,7(2f 1^с .

Тогда в соответствии с АЧХ частотного дискриминатора для более высокочастотных рабочих сигналов и, соответственно, больших разностей доплеровских сдвигов в первом и втором каналах, величина сигнального напряжения имеет большую величину (Uв(2f 1) > Uв(f 1)), что увеличивает как отношение «сигнал/шум», так и помехоустойчивость рассматриваемого приемного тракта.

Выбор того или иного рабочего сигнала осуществляется путем подачи оператором с блока управления 24 сигналов на управляющие входы как пятивходовых (13), так и двухвходовых (16) аналоговых ключей, что в свою очередь определяется необходимой точностью выполнения задачи определения местоположения донного маяка с судна-носителя устройства в вертикальной плоскости.

Приемный тракт для определения параметров движения судна-носителя данной навигационной системы относительно маяка работает на двух сигналах крат, . -

ствующих усилителей 11 первого канала через первый аналоговый ключ 16 электрические сигналы с частотами (f1 ± fD( f 1)) или (2 f1 ± fD(2 f 1)) поступают на

17,

выхода третьего аналогового ключа 18 подаются соответственно один из сигналов с частотой f1 или 2f1 без доплеровского смещения. Для этого первый и второй входы третьего аналогового ключа 18 соединены с выходом дополнительного ге-

19 f1

20 -«2» .

щих сигналов на управляющие входы первого и третьего аналоговых ключей 16,

18, а также блока обработки вторичной доплеровской информации 21. На выходе частотного дискриминатора 17 выделяется электрический сигнал с частотой, соответствующей доплеровскому смещению ( fD( / 1)) ИЛИ ( /D^2 / 1)), что позволяет в

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

21

-

при изменении скорости на 1 узел; и(п/) - скорость относительного сближения (+) или удаления (-) маяка-пингера и судна, измеренная на соответствующем акусти-

донного маяка в вертикальной плоскости; п = 1, 2 - номер используемой гармони; - .

,

местоположения маяка при маневрировании судна-носителя, в процессе выполне-

.

использовать физические особенности нелинейной генерации акустических сигна-

при распространении в водной среде, осевые распределения уровней звуковых

[8]:

где &+ 2п(/1 + /2 ), ^1,2 2п ' /1, 2, Р01 о2 - амплитуды звукового давления

, а2у 12 - коэффициенты затухания акустических сигналов суммарной частоты,

вторых гармоник исходных волн накачки. Как видно из (8) и (9), второй и третий сомножители и определяют продольное распределение амплитуд звукового давле-

ческом сигнале; п/ - частота акустического сигнала, используемого для измерения параметров движения; 6В - измеренное значение угла места пеленгуемого

ния которой целесообразно кроме измерения пеленга (курсовой угол 61 и угол места 6В) маяка иметь возможность получения информации и о дальности до не-

лов суммарной /+ = /2 + частоты, вторых гармоник 2/1, 2/2 волн накачки

ехр(-а+ г), (8)

ехр(-а2 у 12 (9)

/ 1,2 ;

/д = а 2^0/2с0,1л 2 = а2 (Ох ^2с0 - длины зон дифракции Френеля для сигналов с центральной частотой накачки /0 = (/ + /2) /2 и исходных частот /1, /2;

нормированная продольная координата;

ния данных сигналов на оси параметрической антенны маяка, причем анализ нелинейной генерации высокочастотных сигналов комбинационных частот параметриче-

,

поперечным распределением накачки средней интенсивности, что позволяет сделать : -ной координаты 2 амплитуды звуковых давлений высокочастотных сигналов моно-, ( -рации прямо пропорциональна квадрату частоты акустического сигнала) на близко расположенных расстояниях 2М(+) = 1,425 • /д, 2М(2/12) = 1,425 • /д • (/12//0), после чего происходит спад уровней, обусловленный дифракционной расходимостью, причем учет затухания высокочастотных сигналов (при / < /2,

Р01 = Р02 = Р0) оказывает заметное влияние на уровни амплитуд звуковых давлений в дальней зоне преобразователя накачки параметрической антенны маяка, выражающееся в их уравнивании и слиянии всех трех осевых распределений, что обусловлено следующим соотношением пространственных коэффициентов затухания: а2 / 2 > а+ > а2 /1.

(8)-(9),

оценку дальности нахождения маяка от судна-носителя предлагаемого устройства можно осуществить, например, разделив друг на друга аналитические выражения вида (9) для амплитуд звуковых давлений Р2 /1 и Р2 / 2 вторых гармоник исходных

сигналов накачки с учетом того, что вторые сомножители, описывающие осевые распределения данных сигналов, приблизительно равны друг другу при условии, что частоты накачки / ~ /2 . В этом случае мы получим

Р2/1 ~ С/1 //2) • Р2/2 • еХР[(а2/1 — а2/2 ) • 2] . (10)

Взяв натуральный логарифм от (10), можно рассчитать дальность нахождения маяка

1п(Р,л- /ЦР,п- /12) „„

2 ~-------------------------. (11)

а2 /1 — а2 / 2

Аналогичные соотношения для этой же дальности 2 маяка можно получить и для других отношений амплитуд звуковых вторичных высокочастотных компо-

- Р+/Р2/1 , Р2/2 /Р+ , -

.

измерителя амплитуд 22 и вычислительный блок 23, причем входы измерителей

22 12 , -вающих видеоимпульсные напряжения V 2(2 /1), и 2(2 / 2), и 2(/+), измеренные величины которых поступают на входы вычислительного блока 23, причем в момент

24 -

,

15.

Данная параметрическая навигационная система с гидроакустическими маяками может быть использована в качестве гидроакустической измерительной под, -

на-носителя в точке проведения работ, так и для получения необходимой информации о ходе работ на грунте, связанных с использованием механизмов или со строительством подводных сооружений, а также для обеспечения безопасности движения судов по маршруту, предназначенному для плавания и маневрирования в пределах естественных узкостей, фарватеров, при входах в гавани и т.д.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Бор один В.И., Смирнов Г.Е., Толстякова НА., Яковлев Г. В. Гидроакустические навигационные средства. - Л.: Судостроение, 1983. - 264 с.

2. Простаков АЛ. Электронный ключ к океану: Гидроакустическая техника сегодня. - Л.: Судостроение, 1978. - 192 с.

3. Новиков Б.К., Руденко О.В., Тимошенко В.И. Нелинейная гидроакустика. - Л.: Судо-

строение, 1981. - 264 с.

4. Маленькая энциклопедия. Ультразвук. Глав. ред. И.П. Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400с.

5. Евтютов А.П., Колесников А.Е., Ляликов АЛ. и др. Справочник по гидроакустике. - Л.:

, 1982. - 344 .

6. Колчеданцев А.С. Гидроакустические станции. - Л.: Судостроение, 1982. - 240 с.

7. Волощенко В.Ю. Пат. № 2138059 (РФ). Акустический пеленгатор. МКИ 001Б 3/00,3/80,15/08, опубл. 20.09.1999, Бюл. № 26.

8. . . -рации акустических сигналов суммарной частоты для использования в гидроакустических системах ближнего действия: Дис. ... канд. техн. наук. - Таганрог, 1993. - 165 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.