Научная статья на тему 'ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГИДРОЛОКАТОР ТРАВЕРЗНОГО ОБЗОРА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И МОНИТОРИНГА РЫБНЫХ СКОПЛЕНИЙ НА МЕЛКОВОДЬЕ'

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГИДРОЛОКАТОР ТРАВЕРЗНОГО ОБЗОРА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И МОНИТОРИНГА РЫБНЫХ СКОПЛЕНИЙ НА МЕЛКОВОДЬЕ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
73
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГИДРОЛОКАТОР / ГИДРОБИОНТЫ / ТРАВЕРЗНЫЙ ОБЗОР / SONAR / HYDROBIONTS / TRAVERSE SURVEY

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Лукьянченко Анатолий Александрович, Орлова Любовь Герасимовна, Пивнев Пётр Петрович, Чоп Дмитрий Андреевич

В настоящее время положение дел по промыслу биологических ресурсов Мирового океана кардинально меняется. Работы связанные с экологическим мониторингом морских акваторий проводятся на федеральном, региональном, территориальном и локальном уровнях. Основной целью мониторинга состояния акваторий водоемов, является обеспечение компетентных органов и природопользователей информацией о количественном и видовом составе обитающих организмов, а также информационная поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности. Систематическое обобщение информации о Мировом океане, биологических явлениях в совокупности знаний, необходимы для понимания распределения, численности и наличия рыб. Для того, чтобы не подорвать биологические запасы гидробионтов Мирового океана необходимо регулярно проводить наблюдение и научно-исследовательскую работу по количественному учету биологических ресурсов, регулировать квоты на вылов рыбы и моллюсков. В связи со сложностью учета биологических ресурсов в мелководных районах Мирового океана при помощи ныне существующих приборов, рассмотрены вопросы связанные с разработкой и исследованием гидролокатора траверзного обзора для мониторинга морских гидробионтов на мелководье, поскольку данная тема является актуальной, и остро стал вопрос о сохранении биологического разнообразия водоемов. Технология траверзного обзора с применением гидролокатора характеризуется высокой степенью автоматизации, информативностью, оперативностью исследований и низкими трудозатратами по сравнению с традиционными способами, основанными на использовании тралов, волокуш. Также необходимо отметить, что благодаря использованию данного метода не происходит травмирования обитателей водоемов, поскольку зачастую травмированные гидробионты погибают. В гидролокаторе траверзного обзора в параметрическом режиме формируется «безлепестковая» узконаправленная диаграмма направленности в вертикальной плоскости, что позволяет увеличить дальность действия до 700 метров и более. А в горизонтальной плоскости для увеличения эхоконтакта и производительности поиска формируется широкая диаграмма направленности (30-40 град) за счет использованием нескольких антенн накачки установленных под определенным углом относительно друг друга. Разработка и дальнейшее применение вышеуказанного гидроакустического прибора позволит создать своего рода базу данных с информацией о территориальном распределении рыбных скоплений в мелководных районах. Однако для практической реализации и создания таких сложных технических устройств требуется проведение целого комплекса прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Грандиозность всего, что связано с представлением человека об океане, послужила основанием для широкого распространенного мнения о неограниченности и неистощимости ресурсов Мирового океана. Однако это мнение неправомочно в отношении биологических ресурсов. Об этом свидетельствуют признаки истощения запасов рыб и других объектов промысла в нерационально облавливаемых районах океана.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Лукьянченко Анатолий Александрович, Орлова Любовь Герасимовна, Пивнев Пётр Петрович, Чоп Дмитрий Андреевич

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

PARAMETRIC TRAVERSE VIEW SONAR FOR DETECTING AND MONITORING FISH ACCUMULATIONS IN SHALLOW WATER

Currently, the state of Affairs for fishing for biological resources of the world's oceans is changing dramatically. Work related to environmental monitoring of marine areas is carried out at the Federal, regional, territorial and local levels. The main purpose of monitoring the state of water bodies is to provide competent authorities and nature users with information about the quantitative and species composition of living organisms, as well as information support for decision-making procedures in the field of environmental protection and environmental safety. Systematic generalization of information about the world's oceans, biological phenomena in the body of knowledge, is necessary for understanding the distribution, abundance and availability of fish. In order not to undermine the biological stocks of hydrobionts of the world's oceans, it is necessary to regularly conduct monitoring and research work on the quantitative accounting of biological resources, regulate quotas for fish and shellfish. Due to the complexity of accounting for biological resources in shallow areas of The world ocean using existing instruments, issues related to the development and research of a traverse survey sonar for monitoring marine hydrobionts in shallow water are considered, since this topic is relevant, and the issue of preserving the biological diversity of reservoirs has become acute. The technology of traverse survey using sonar is characterized by a high degree of automation, information content, efficiency of research and low labor costs compared to traditional methods based on the use of trawls, dragging. It should also be noted that due to the use of this method, there is no injury to the inhabitants of reservoirs, since often injured hydrobionts die. In the traverse view sonar, a "non-petal " narrow- directional directional pattern is formed in the parametric mode in the vertical plane, which allows increasing the range of action to 700 meters or more. And in the horizontal plane, to increase echo contact and search performance, a wide directional pattern (30-40 deg) is formed by using several pumping antennas installed at a certain angle relative to each other. The development and further application of the above-mentioned hydroacoustic device will allow creating a kind of database with information about the territorial distribution of fish accumulations in shallow water areas. However, for the practical implementation and creation of such complex technical devices, a whole range of applied research and development work is required. The grandiosity of all that is connected with the human idea of the ocean, served as the basis for a widespread opinion about the unlimited and inexhaustible resources of the world's oceans. However, this opinion is not valid for biological resources. This is evidenced by signs of depletion of fish stocks and other fisheries in irrationally fished areas of the ocean.

Текст научной работы на тему «ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГИДРОЛОКАТОР ТРАВЕРЗНОГО ОБЗОРА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И МОНИТОРИНГА РЫБНЫХ СКОПЛЕНИЙ НА МЕЛКОВОДЬЕ»

Voronin Vasily Alekseevich - e-mail: vasalvoronin@sfedu.ru; phone: +79061838997; dr. of eng. sc.; professor.

Kazakova Elena Aleksandrovna - e-mail: vva-47@mail.ru; the department of electrohydroacoustic and medical technic; graduate student.

Poltavtseva Elena Anatolyevna - e-mail: epoltavceva@sfedu.ru; phone: +79185006643, 2nd year master's student.

Snesarev Sergey Stefanovich - e-mail: snesarevs@mail.ru; the department of electrohydroacoustic and medical technic; engineer.

УДК 681.883 DOI 10.18522/2311-3103-2019-8-11-21

А.А. Лукьянченко, Л.Г. Орлова, П.П. Пивнев, Д.А. Чоп

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ГИДРОЛОКАТОР ТРАВЕРЗНОГО ОБЗОРА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И МОНИТОРИНГА РЫБНЫХ СКОПЛЕНИЙ

НА МЕЛКОВОДЬЕ

В настоящее время положение дел по промыслу биологических ресурсов Мирового океана кардинально меняется. Работы связанные с экологическим мониторингом морских акваторий проводятся на федеральном, региональном, территориальном и локальном уровнях. Основной целью мониторинга состояния акваторий водоемов, является обеспечение компетентных органов и природопользователей информацией о количественном и видовом составе обитающих организмов, а также информационная поддержка процедур принятия решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности. Систематическое обобщение информации о Мировом океане, биологических явлениях в совокупности знаний, необходимы для понимания распределения, численности и наличия рыб. Для того, чтобы не подорвать биологические запасы гидробионтов Мирового океана необходимо регулярно проводить наблюдение и научно-исследовательскую работу по количественному учету биологических ресурсов, регулировать квоты на вылов рыбы и моллюсков. В связи со сложностью учета биологических ресурсов в мелководных районах Мирового океана при помощи ныне существующих приборов, рассмотрены вопросы связанные с разработкой и исследованием гидролокатора траверзного обзора для мониторинга морских гидробионтов на мелководье, поскольку данная тема является актуальной, и остро стал вопрос о сохранении биологического разнообразия водоемов. Технология траверзного обзора с применением гидролокатора характеризуется высокой степенью автоматизации, информативностью, оперативностью исследований и низкими трудозатратами по сравнению с традиционными способами, основанными на использовании тралов, волокуш. Также необходимо отметить, что благодаря использованию данного метода не происходит травмирования обитателей водоемов, поскольку зачастую травмированные гидробионты погибают. В гидролокаторе траверзного обзора в параметрическом режиме формируется «безлепестковая» узконаправленная диаграмма направленности в вертикальной плоскости, что позволяет увеличить дальность действия до 700 метров и более. А в горизонтальной плоскости для увеличения эхоконтакта и производительности поиска формируется широкая диаграмма направленности (30-40 град) за счет использованием нескольких антенн накачки установленных под определенным углом относительно друг друга. Разработка и дальнейшее применение вышеуказанного гидроакустического прибора позволит создать своего рода базу данных с информацией о территориальном распределении рыбных скоплений в мелководных районах. Однако для практической реализации и создания таких сложных технических устройств требуется проведение целого комплекса прикладных научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Грандиозность всего, что связано с представлением человека об океане, послужила основанием для широкого распространен-

ного мнения о неограниченности и неистощимости ресурсов Мирового океана. Однако это мнение неправомочно в отношении биологических ресурсов. Об этом свидетельствуют признаки истощения запасов рыб и других объектов промысла в нерационально облавливаемых районах океана.

Гидролокатор; гидробионты; траверзный обзор.

A.A. Lukyanchenko, L.G. Orlova, P.P. Pivnev, D.A. Chop

PARAMETRIC TRAVERSE VIEW SONAR FOR DETECTING AND MONITORING FISH ACCUMULATIONS IN SHALLOW WATER

Currently, the state of Affairs for fishing for biological resources of the world's oceans is changing dramatically. Work related to environmental monitoring of marine areas is carried out at the Federal, regional, territorial and local levels. The main purpose of monitoring the state of water bodies is to provide competent authorities and nature users with information about the quantitative and species composition of living organisms, as well as information support for decision-making procedures in the field of environmental protection and environmental safety. Systematic generalization of information about the world's oceans, biological phenomena in the body of knowledge, is necessary for understanding the distribution, abundance and availability of fish. In order not to undermine the biological stocks of hydrobionts of the world's oceans, it is necessary to regularly conduct monitoring and research work on the quantitative accounting of biological resources, regulate quotas for fish and shellfish. Due to the complexity of accounting for biological resources in shallow areas of The world ocean using existing instruments, issues related to the development and research of a traverse survey sonar for monitoring marine hydrobionts in shallow water are considered, since this topic is relevant, and the issue of preserving the biological diversity of reservoirs has become acute. The technology of traverse survey using sonar is characterized by a high degree of automation, information content, efficiency of research and low labor costs compared to traditional methods based on the use of trawls, dragging. It should also be noted that due to the use of this method, there is no injury to the inhabitants of reservoirs, since often injured hydrobionts die. In the traverse view sonar, a "non-petal " narrow- directional directional pattern is formed in the parametric mode in the vertical plane, which allows increasing the range of action to 700 meters or more. And in the horizontal plane, to increase echo contact and search performance, a wide directional pattern (30-40 deg) is formed by using several pumping antennas installed at a certain angle relative to each other. The development and further application of the above-mentioned hydroacoustic device will allow creating a kind of database with information about the territorial distribution offish accumulations in shallow water areas. However, for the practical implementation and creation of such complex technical devices, a whole range of applied research and development work is required. The grandiosity of all that is connected with the human idea of the ocean, served as the basis for a widespread opinion about the unlimited and inexhaustible resources of the world's oceans. However, this opinion is not valid for biological resources. This is evidenced by signs of depletion offish stocks and other fisheries in irrationally fished areas of the ocean.

Sonar; hydrobionts; traverse survey.

Введение. Мировой океан и его многообразные ресурсы издавна привлекают пристальное внимание человека. Прибрежная территория является активным местом деятельности людей. В последнее время отмечается стремительная миграция человечества к берегам морей и океанов. В мелководных районах человек осуществляет основные виды рекреационной и производственной деятельности. С развитием науки и техники стали строить инженерные сооружения: дамбы, плотины, мосты, водохранилища. Мощные силы приливных течений используют для получения электроэнергии. Миллионы тонн нефти уже добывают в мелководных районах морей и океанов.

Большие усилия затрачиваются во всем мире на изучение океана, поиск и добычу его богатств. Основные особенности, с которыми приходится сталкиваться при поиске под водой, связаны с трудностями получения информации. В связи с

этим необходимо исрользовать гидролокаторы траверзного обзора. Использование дaнного метода обзора значительно увеличит производительность поиска промысловых ресурсов и исследования мелководных аквaторий.

1. Анализ мелководных районов мирового океана. Гидроакустическая техника все более широко применяется для решения важнейших народнохозяйственных проблем по освоению Мирового океана: поиска полезных ископаемых на дне морей и океанов, оценки запасов биомассы, определения видового состава рыб, донных отложений, гидрологических характеристик океана, решения навигационных задач [1].

Несмотря на множество существующих задач связанных с освоением Мирового океана, остановимся на более детальном рассмотрении вопроса связанного с оценкой запасов гидробионтов на мелководье.

Достичь высокого уровня добычи рыбы и морепродуктов невозможно без знания основных закономерностей распределения зон повышенной и высокой биологической продуктивности в Мировом океане. Кроме того, без знания закономерностей изменений внешней среды и влияния этих изменений на промысловые организмы в современных условиях невозможен рентабельный лов рыбы и других морепродуктов. Именно выявление подобных закономерностей и их влияния на промысел, проведение комплексных океанологических и биологических исследований являются основной задачей промысловой океанологии - прикладной науки, призванной обеспечить океанологическими данными современный промысел гидробионтов [2].

Промысел морских водных объектов приурочен к относительно узкой прибрежной полосе, и именно здесь, преимущественно в пределах площади материкового плато и прилегающих к нему неритических областей, составляющих всего около 20 % всей акватории морей и океанов, добывается более 95 % общего вылова морских рыб, беспозвоночных животных и водорослей. [3] Поверхности наиболее важных в промысловом отношении морей - Баренцева, Северного, Азовского и Желтого - полностью расположены в пределах шельфа. Во многих морях и заливах также играют огромную роль те участки, которые заполнены небольшими глубинами менее 200-400 м. В других шельфовых районах, где существует или развивается рыболовство, оно прежде всего концентрируется и имеет наибольшие результаты в пределах континентального шельфа и верхней части склона или в пелагиали прилегающих к ним более мористых районов.

Столь интенсивное рыбопромысловое освоение шельфа объясняется тем, что именно шельф и воды, его накрывающие и к нему примыкающие, являются наиболее плодородными районами Мирового океана, обеспечивающими наиболее высокий уровень рыбопродуктивности.

Шельфовая зона подводной окраины материков обычно представляет пологую, погруженную ниже уровня моря равнину различной ширины и протяженности. В подавляющем большинстве случаев внешняя граница шельфа расположена в пределах 160-230 м. На рис. 1 показаны зоны Мирового океана.

Для многих видов рыб известны ареалы их распространения, миграционные пути. Однако промысел возможен только там, где рыбы образуют массовые скопления. Чаще всего такие скопления образуются около естественных границ, куда входят берег, дно, градиентные зоны гидрологических и гидрохимических показателей, на участках обильного развития кормовых организмов, в районах нагула, нереста и зимовки [1].

материк

Рис. 1. Зоны Мирового океана

На места обитания и поведение рыб оказывает влияние и кислород. Дефицит кислорода в воде играет роль фактора, задерживающего развитие икры. Более глубокие, удаленные от побережья воды содержат недостаточно кислорода, из-за поглощения органическими донными отложениями и выделением биологическими останками огромного количества сероводорода. Недостаток кислорода также сказывается на кормовой базе [4].

Проанализировав все вышеперечисленные факторы можно понять, почему основные запасы биологических ресурсов сконцентрированы в мелководных районах Мирового океана.

2. Описание задачи. Современные средства автоматизации позволяют создавать комплексные системы для решения задач мониторинга и промышленного рыболовства в мелководных районах (являются сложными территориями для исследований), в том числе для эффективного поиска и прицельного лова объектов промысла.

Основной целью мониторинга биоресурсов в мелководных районах является получение и накопление информации для регулирования численности и управления структурой популяций продовольственно ценных видов гидробионтов на научной основе. Важным моментом является, чтобы этот потенциал ресурсов мог приносить неограниченное время максимальную практическую пользу и всегда находился на высоком уровне. Водные биоресурсы, являются возобновляемыми, при рациональном использовании. Однако для этого необходимо грамотное и профессиональное управление этим ценнейшим достоянием - водными ресурсами, доступными для российского рыболовства.

Основными техническими средствами, благодаря которым обеспечивается получение обширной информации об промысловых объектах в Мировом океане, являются рыбопоисковые приборы и комплексы, основанные на использовании акустических принципов и метода эхолокации.

Поиск промысловых объектов осуществляется гидролокаторами и рыбопоисковыми эхолотами.

Основным средством получения подводной оперативной информации в ходе мониторинга и промысла, а также получения перспективной информации на научно-исследовательских и поисковых судах является гидроакустическая аппаратура. Типичным представителем гидроакустических систем является рыбопоисковая

аппаратура. Она представлена огромным количеством вариантов исполнения, которые отличаются технической реализацией, обработкой гидроакустической информации, способом локации, методами обзора акватории и т.д.

В настоящее время гидроакустическая рыбопоисковая аппаратура является наиболее совершенным средством подводного поиска и продолжает развиваться стремительными темпами при повышении общего уровня развития техники и электроники. Значительный интерес проявляется к использованию принципов нелинейной акустики для технической реализации высокоэффективных гидроакустических приборов и систем. Использование этих принципов позволяет решить ряд проблем, стоящих перед современной гидроакустикой, в частности, проблемы узконаправленного широкополосного излучения. Это даст возможность улучшить некоторые параметры рыбопоисковых гидроакустических приборов и наделить их новыми качествами [5].

В основу классификации гидроакустических рыбопоисковых систем могут быть положены различные критерии, такие, как, например, основные особенности конструкции, влияющие на технические параметры и тактику использования приборов; принятый метод обзора акватории; габариты и вес; область применения и ряд других.

Одной из разновидностей гидролокаторов являются гидролокаторы траверз-ного обзора. Использование дaнного метода обзора значительно увеличит производительность поиска промысловых ресурсов и исследования мелководных аквaторий. Поскольку при работе на мелководье на поведение рыб сказывается «отпугивающий эффект» от движения судта. На рис. 2 показан метод траверзного обзора акватории.

Рис. 2. Метод траверзного обзора акватории

Проанализировав существующие гидроакустические приборы, можно сделать вывод, что разработка гидролокатора траверзного обзора для мониторинга биоресурсов на мелководье очень актуальна. Поскольку гидролокаторы бокового обзора и эхолоты не позволяют эффективно производить оценку гидробионтов особенно в условиях малых глубин. На это влияют определенные факторы, например, на мелководье близкие границы дна и поверхности создают условия, которые препятствуют распространению акустических волн, связанных с поверхностной и донной реверберацией. Еще одним достоинством разработки будет являться то, что это отечественный прибор с улучшенными характеристиками для эффективного мониторинга и вылова рыбных ресурсов, что является немаловажным фактором в условиях импортозамещения [6].

3. Разработка структурной схемы гидролокатора траверзного обзора.

Разрабатываемый в ООО «НЕЛАКС» совместно с кафедрой электрогидроакустической и медицинской техники ИНЭП ЮФУ с использованием уникальной научной установки «Имитационно-натурный гидроакустический комплекс» гидролокатор может применяться для поиска рыб на глубинах от 1 м и на расстояние более 700 м, за счет применения параметрических антенн, образованных в результате нелинейного взаимодействия в среде высокочастотных волн накачки, и применения широкополосных сигналов.

Электронный блок гидролокатора траверзного обзора

ПК

ГгБЛ

Приемник

Блок формирования сигнала и усилителей мощности

Блок антенн накачки

Приемная антенна

п;

Блок антенн накачки

Приемная антенна

I Блок антенн левого борта_| I Блок антенн правого борта_|

Рис. 3. Структура комплекса гидролокатора траверзного обзора

Структура разрабатываемого комплекса позволяющего проводить исследования мелководных районов Мирового океана представлена на рисунке 3.

В состав электронного блока гидролокатора траверзного обзора входят следующие составные части:

♦ персональный компьютер;

♦ блок формирования сигналов и усилителей мощности;

♦ приемник.

В блоки антенн правого и левого борта входят следующие составные части:

♦ блок антенн накачки;

♦ приемная антенна.

На рис. 4 показана 3D модель гидролокатора траверзного обзора для обнаружения и мониторинга рыбных скоплений на мелководье.

Рис. 4. 3Б модель гидролокатора траверзного обзора для обнаружения и мониторинга рыбных скоплений на мелководье

Характеристика направленности параметрического излучающего тракта гидролокатора формируется вторичными источниками, генерируемыми в результате взаимодействия первичных волн, распространяющихся в нелинейной среде. Высокая направленность на низких частотах, постоянная в широком диапазоне частот ширина и практическое отсутствие боковых лепестков в характеристике направленности параметрической антенны позволяет применить ее во многих областях гидролокации, в том числе в рыбопоиске [1].

4. Разработка рыбопоискового гидролокатора с параметрическим режимом. В рыбопоисковых системах необходимо формировать в горизонтальной плоскости широкую характеристику направленности для увеличения эхоконтакта и производительности поиска. Расширить характеристику направленности для параметрической излучающей антенны путем уменьшения волновых размеров антенны накачки достаточно сложно из-за невозможности разместить необходимую мощность для эффективного взаимодействия волн накачки на поверхности антенны накачки. Преодолеть это препятствие возможно использованием нескольких антенн накачки установленных под определенным углом относительно друг друга. Ширина суммарной характеристики направленности будет определяться характеристикой направленности парциальной антенны, количеством отдельных парциальных антенн накачки и углом между ними [1].

Антенна накачки, состоящая из двух парциальных антенн накачки, показана

а - угол между осями парциальных антенн накачки; d - размер парциальной антенны накачки, h - стрела прогиба дуговой антенны.

На рис. 6 показаны диаграммы направленности параметрической антенны с включением двух парциальных антенн накачки. Они формируют в пространстве параметрическую антенну на разностной частоте 50 кГц с шириной характеристики направленности на уровне минус 3 дБ, равной 12 град. Неравномерность составляет не более 3 дБ, что достаточно для антенны, используемой в гидролокации.

Параметрическая излучающая антенна необратима, т.е. работает только в режиме излучения. Поэтому для приема акустических сигналов в широком диапазоне частот необходимо использовать нерезонансные приемные антенны, у которых резонансная частота находится вне диапазона рабочих частот.

а б в г

Рис. 6. Антенна накачки гидролокатора траверзного обзора: а - внешний вид антенны; б - ДН1 модуля на частоте накачки 250 кГц; в - ДН1 модуля на разностной частоте 30 кГц; г - ДН антенны из 2 модулей на разностной

частоте 30 кГц [7]

3Б модель приемной антенны представлена на рис. 7.

Рис. 7. 3В модель приемной антенны

С целью уменьшения габаритов антенной системы и повышения универсальности антенн, приемная антенна будет располагаться около парциальных антенн накачки. В антенне предусмотрен герметичный разъем для соединения с приемным трактом электронного блока. Имеется два крепежных отверстия для установки антенны на штангу.

Из рис. 8 видно, что ширина основного лепестка составляет 13 град., уровень тыльного излучения -12 дБ.

Характеристика направленности приемной антенны измерялась на частоте 10 кГц, результаты измерений приведены на рис. 8.

Ж

Рис. 8. Характеристика направленности приемной антенны

Из анализа рисунков видно, что благодаря использованию нескольких антенн накачки установленных под определенным углом относительно друг друга удалось расширить характеристику направленности параметрической излучающей антенны на 40% для увеличения эхоконтакта и производительности поиска.

Заключение. В статье разработана гидроакустическая система с двумя параметрическими излучающими антеннами, которая формирует в пространстве характеристику направленности порядка 12 град. с практически отсутствующими боковыми лепестками, что позволяет проводить лоцирование в мелком море.

Использование параметрического гидролокатора с траверзным методом обзора акватории обеспечивает поиск гидробионтов на расстояние до 700 м, что значительно увеличит производительность поиска промысловых ресурсов и исследования мелководных районов Мирового океана по сравнению с эхолотом у которого на глубинах до 10 м ширина полосы обзора не превышает 5 м.

Применение в гидролокаторе траверзного обзора технологий нелинейной акустики обеспечивает узконаправленное излучение в вертикальной плоскости (порядка 3-6 град) с практически отсутствующими боковыми лепестками в диаграмме направленности. Что позволяет увеличить дальность обнаружения рыбных скоплений на мелководье до 700 и более метров.

А портативное исполнение гидролокатора в брызгозащищенном корпусе позволяет устанавливать его на маломерные суда, включая катера и лодки, что очень важно при экологическом обследовании малоглубинных акваторий.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воронин В.А., Тарасов С.П., Тимошенко В.И. Гидроакустические параметрические системы. - Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2004. - 400 с.

2. Захаров Л.А. Введение в промысловую океанологию: учеб. пособие. - Калининград: Калинингр. ун-т, 1998. - 84 с.

3. Норинов Е.Г. Рациональное рыболовство: монография. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2006. - 184 с.

4. Власов В.А., Маслова Н.И., Пономарев С.В., Баканёва Ю.М. Влияние света на рост и развитие рыб // Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяйство. - 2013. - № 2. - С. 24-34.

5. Воронин В.А., Пивнев П.П., Тарасов С.П. Широкополосные гидроакустические антенны систем экологического мониторинга водной среды и придонных осадочных пород // Инженерный вестник Дона. - 2015. - № 4.

6. Пивнев П.П., Лукьянченко А.А. Особенности построения гидролокатора траверзного обзора с параметрическим режимом для экологического мониторинга и оценки рыбных запасов на мелководье // Экология, проблемы приморских территорий: Сб. трудов Второй Всероссийской молодежной школы-семинараю. - Изд-во ЮФУ, 2017. - 202 с.

7. Пивнев П.П. Параметрические широкополосные системы мониторинга и связи в гидроакустике // Инженерный вестник Дона. - 2019. - № 2. - http://www.ivdon.ru/ru/magazine/ archive/n2y2019/5714 (дата обращения: 15.09.2019).

8. Макоедов А.Н., Кожемяко О.Н. Основы рыбохозяйственной политики России. - М.: Национальные рыбные ресурсы, 2007. - 480 с.

9. Карлик Я.С., Марапулец Ю.В. Рыбопромысловая гидроакустика: учебно-методическое пособие. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2004. - 260 с.

10. Аббасов И.Б. Рассеяние нелинейно взаимодействующих акустических волн. - М.: Физ-матлит, 2007. - 160 с.

11. Бердышев В.П., Гарин Е.Н., Фомин А.Н. Радиолокационные системы: учебник. - Красноярск: СФУ, 2012. - 400 с.

12. Филатов К.В. Анализ авто- и взаимокорреляционных свойств пространственно-частотных сигналов // Тезисы докладов Всесоюзной НТК "Теория и техника пространственно-временной обработки сигналов". -Свердловск, 1989. - C. 74-75.

13. Тикунов А.И. Рыбопоисковые приборы и комплексы. - Л.: Судостроение, 1989. - 287 с.

14. Тарасов С.П. Исследование и разработка параметрических антенн для гидролокации с учетом влияния плоских отражающих границ: автореф. дисс. ... канд. техн. наук.

- ЛЭТИ, 1982.

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

15. Кубанов В.П. Направленные свойства антенных решеток: учеб. пособие. - Самара: ПГУТИ, 2011. - 56 с.

16. Пудовкин А.П., Панасюк Ю.Н., Иванков А.А. Основы теории антенн: учеб. пособие.

- Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2011. - 92 с.

17. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику. - М.: Наука, 1984.

- 403 с.

18. Ермольчев В.А. Эхо-счетные и эхо-интегрирующие системы для количественной оценки рыбных скоплений. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - 193 с.

19. Кириченко И.А., Раскита М.Н. Влияние конструкции преобразователя накачки на характеристику направленности параметрической антенны // Известия ТРТУ. - 2004.

- № 5 (40). - С. 43-46.

20. Петров П.Н. Акустика. Электроакустические преобразователи: учеб. пособие.

- СПбГУАП. СПб, 2003. - 80 с.

21. Долгов А.Н. Теория и практика проектирования тренажеров гидроакустической рыбопоисковой аппаратуры. - Ростов-на-Дону: ЗАО «Ростиздат», 2009. - 400 с.

22. Simrad MS70, Scientific multibeam sonar system. - URL: chrome exten-sion://mhjfbmdgcfjbbpaeojofohoefgiehjai/index.htmr? (дата обращения: 21.09.2019).

REFERENCES

1. Voronin V.A., Tarasov S.P., Timoshenko V.I. Gidroakusticheskie parametricheskie sistemy [Hydroacoustic parametric systems]. Rostov-on-Don: Rostizdat, 2004, 400 p.

2. Zakharov L.A. Vvedenie v promyslovuyu okeanologiyu: ucheb. posobie [Introduction to commercial Oceanology: a textbook]. Kaliningrad: Kaliningr. un-t, 1998, 84 p.

3. NorinovE.G. Ratsional'noe rybolovstvo: monografiya [Rational fishing: a monograph]. Petro-pavlovsk-Kamchatskiy: KamchatGTU, 2006, 184 p.

4. Vlasov V.A., Maslova N.I., Ponomarev S.V., Bakaneva Yu.M. Vliyanie sveta na rost i razvitie ryb [The influence of light on the growth and development of fish], Vestnik AGTU. Seriya: Rybnoe khozyaystvo [Bulletin of the Astrakhan state technical University. Series: Fisheries], 2013, No. 2, pp. 24-34.

5. Voronin V.A., Pivnev P.P., Tarasov S.P. Shirokopolosnye gidroakusticheskie antenny sistem ekologicheskogo monitoringa vodnoy sredy i pridonnykh osadochnykh porod [Broadband hydroacoustic antennas for environmental monitoring of the water environment and bottom sedimentary rocks], Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2015, No. 4.

6. Pivnev P.P., Luk'yanchenko A.A. Osobennosti postroeniya gidrolokatora traverznogo obzora s parametricheskim rezhimom dlya ekologicheskogo monitoringa i otsenki rybnykh zapasov na melkovod'e [Features of constructing a traverse survey sonar with parametric mode for environmental monitoring and assessment of fish stocks in shallow water], Ekologiya, problemy primorskikh territoriy: Sb. trudov Vtoroy Vserossiyskoy molodezhnoy shkoly-seminarayu [Ecology, problems of coastal territories: proceedings Of the Second all-Russian youth school-Seminary]. Izd-vo YuFU, 2017, 202 p.

7. Pivnev P.P. Parametricheskie shirokopolosnye sistemy monitoringa i svyazi v gidroakustike [Inzhenernyy vestnik Dona [Engineering Bulletin of the Don], 2019, No. 2. Available at: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2019/5714 (accessed 15 September 2019).

8. Makoedov A.N., Kozhemyako O.N. Osnovy rybokhozyaystvennoy politiki Rossii [Fundamentals of fisheries policy in Russia]. Moscow: Natsional'nye rybnye resursy, 2007, 480 p.

9. Karlik Ya.S., Marapulets Yu.V. Rybopromyslovaya gidroakustika: uchebno-metodicheskoe posobie [Fishing hydroacoustics: educational and methodological guide]. Petropavlovsk-Kamchatskiy: KamchatGTU, 2004, 260 p.

10. Abbasov I.B. Rasseyanie nelineyno vzaimodeystvuyushchikh akusticheskikh voln [Scattering of non-linearly interacting acoustic waves]. Moscow: Fizmatlit, 2007, 160 p.

11. Berdyshev V.P., Garin E.N., Fomin A.N. Radiolokatsionnye sistemy: uchebnik [Radar systems: textbook]. Krasnoyarsk: SFU, 2012, 400 p.

12. Filatov K.V. Analiz avto- i vzaimokorrelyatsionnykh svoystv prostranstvenno-chastotnykh signalov [Analysis of auto-and inter-correlation properties of spatial-frequency signals], Tezisy dokladov Vsesoyuznoy NTK "Teoriya i tekhnika prostranstvenno-vremennoy obrabotki signalov" [Abstracts of reports of the all-Union STC "Theory and technique of space-time signal processing"]. Sverdlovsk, 1989, pp. 74-75.

13. TikunovA.I. Rybopoiskovye pribory i kompleksy [Fish detection devices and systems]. Leningrad: Sudostroenie, 1989, 287 p.

14. Tarasov S.P. Issledovanie i razrabotka parametricheskikh antenn dlya gidrolokatsii s uchetom vliyaniya ploskikh otrazhayushchikh granits: avtoref. diss. ... kand. tekhn. nauk [Research and development of parametric antennas for sonar taking into account the influence of flat reflecting borders: abstract cand. of eng. sc. diss.]. LETI, 1982.

15. Kubanov V.P. Napravlennye svoystva antennykh reshetok: ucheb. posobie [Directional properties of antenna arrays: tutorial]. Samara: PGUTI, 2011, 56 p.

16. Pudovkin A.P., Panasyuk Yu.N., Ivankov A.A. Osnovy teorii antenn: ucheb. posobie [Fundamentals of antenna theory: tutorial]. Tambov: Izd-vo GOU VPO TGTU, 2011, 92 p.

17. Krasil'nikov V.A., Krylov V.V. Vvedenie v fizicheskuyu akustiku [Introduction to physical acoustics]. Moscow: Nauka, 1984, 403 p.

18. Ermol'chev V.A. Ekho-schetnye i ekho-integriruyushchie sistemy dlya kolichestvennoy otsenki rybnykh skopleniy [Echo-counting and echo-integrating systems for quantitative assessment of fish accumulations]. Moscow: Pishchevaya promyshlennost', 1979, 193 p.

19. Kirichenko I.A., Raskita M.N. Vliyanie konstruktsii preobrazovatelya nakachki na kharakteristiku napravlennosti parametricheskoy antenny [Influence of the pump Converter design on the directional characteristic of a parametric antenna], Izvestiya TRTU [Izvestiya TSURE], 2004, No. 5 (40), pp. 43-46.

20. Petrov P.N. Akustika. Elektroakusticheskie preobrazovateli: ucheb. posobie [Electroacoustic transducers: a tutorial]. SPbGUAP. SPb, 2003, 80 p.

21. Dolgov A.N. Teoriya i praktika proektirovaniya trenazherov gidroakusticheskoy rybopoiskovoy apparatury [Theory and practice of designing simulators for hydroacoustic fish search equipment]. Rostov-on-Don: ZAO «Rostizdat», 2009, 400 p.

22. Simrad MS70, Scientific multibeam sonar system. Available at: chrome exten-sion://mhjfbmdgcfjjbbpaeojofohoefgiehjai/index.html? (accessed 21 September 2019).

Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор В.А. Воронин.

Пивнев Пётр Петрович - Южный федеральный университет; e-mail: pivnevpp@sfedu.ru; 347922, г. Таганрог, ул. Шевченко, 2, корп. Е; тел.: +78634371795; кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; к.т.н.; доцент.

Лукьянченко Анатолий Александрович - e-mail: lukyanchenkoa@sfedu.ru; кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; инженер.

Чоп Дмитрий Андреевич - e-mail: chop.dmitriy@mail.ru; кафедра электрогидроакустической и медицинской техники; аспирант.

Орлова Любовь Герасимовна - Южный федеральный университет; филиал ЮФУ в г. Геленджике; e-mail: lgorlova@sfedu.ru; 353468, г. Геленджик, ул. Заставная, 10а; тел.: 88614194584; старший преподаватель.

Pivnev Pyotr Petrovich - Southern Federal University; e-mail: pivnevpp@sfedu.ru; 347922, Taganrog, Shevchenko street, 2, building. E; phone: + 78634371795; the department of electrohydroacoustic and medical technology; cand. of eng. sc.; associate professor.

Lukyanchenko Anatoly Alexandrovich - e-mail: lukyanchenkoa@sfedu.ru; the department of electrohydroacoustic and medical technology; engineer.

Chop Dmitry Andreevich - e-mail: chop.dmitriy@mail.ru; the department of electrohydroacoustic and medical technology; graduate student.

Orlova Lyubov Gerasimovna - Southern Federal University; branch of SFU in Gelendzhik; e-mail: lgorlova@sfedu.ru; 353468, Gelendzhik, Zastavnaya street, 10A; phone: 88614194584; senior lecturer.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.