Holowany sonar

Holowany sonar DUBV 43C firmy La Motte-Picquet (D 645) .

Holowany sonar to system hydrofonów holowanych za łodzią podwodną lub statkiem nawodnym na kablu. Ciągnięcie hydrofonów za statkiem na kablu, który może mieć kilometry, utrzymuje czujniki zestawu z dala od własnych źródeł hałasu statku, znacznie poprawiając jego stosunek sygnału do szumu, a tym samym skuteczność wykrywania i śledzenia słabych kontaktów, takich jak jako ciche, emitujące niski poziom hałasu okręty podwodne lub sygnały sejsmiczne.

Zestaw holowany zapewnia lepszą rozdzielczość i zasięg w porównaniu z sonarem montowanym na kadłubie. Obejmuje również przegrody , martwe pole sonaru zamontowanego na kadłubie. Jednak efektywne wykorzystanie systemu ogranicza prędkość statku i należy zachować ostrożność, aby chronić kabel przed uszkodzeniem.

Historia

Podczas I wojny światowej Harvey Hayes, fizyk z Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych, opracował zestaw sonarów holowanych, znany jako „Electric Eel”. Uważa się, że ten system jest pierwszym projektem zestawu sonarów holowanych. Wykorzystywał dwa kable, każdy z dołączonymi tuzinami hydrofonów. Projekt przerwano po wojnie.

Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych wznowiła rozwój technologii zestawów holowanych w latach sześćdziesiątych XX wieku w odpowiedzi na rozwój okrętów podwodnych o napędzie atomowym przez Związek Radziecki.

Bieżące wykorzystanie zestawów ciągnionych

Na statkach nawodnych holowane kable są zwykle przechowywane w bębnach, a następnie rozwijane za statkiem podczas użytkowania. Okręty podwodne Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych zazwyczaj przechowują holowane zestawy wewnątrz zewnętrznej tuby, zamontowanej wzdłuż kadłuba statku, z otworem na ogonie na prawej burcie. Wyposażenie znajduje się również w zbiorniku balastowym (wolny obszar zalewowy), natomiast szafa służąca do obsługi systemu znajduje się wewnątrz łodzi podwodnej.

Hydrofony w systemie ciągniętym są umieszczane w określonych odległościach wzdłuż kabla, a elementy końcowe są wystarczająco daleko od siebie, aby uzyskać podstawową zdolność do triangulacji źródła dźwięku. Podobnie różne elementy są ustawione pod kątem w górę lub w dół, co daje możliwość triangulacji szacunkowej pionowej głębokości celu. Alternatywnie do wykrywania głębokości stosuje się trzy lub więcej macierzy.

Na pierwszych kilkuset metrach od śruby okrętowej zwykle nie ma hydrofonów, gdyż ich skuteczność ograniczałaby hałas ( kawitacja i odgłosy przepływu kadłuba), wibracje i turbulencje generowane przez napęd – co powtarzałoby te same problemy tablice. Systemy czujników holowanych do nadzoru stosowane na statkach nawodnych mają układ sonarów zamontowany na kablu, który ciągnie zdalnie sterowany pojazd o regulowanej głębokości (ROV). Inny obciążony kabel może ciągnąć się od złącza ROV, zrzucając holowany zestaw na mniejszą głębokość. Długie serpentyny sejsmiczne mają wzdłuż swojej długości pośrednie parawany, które można wykorzystać do dostosowania głębokości szyku w czasie rzeczywistym.

Zmiana głębokości ROV umożliwia rozmieszczenie zestawu holowanego w różnych warstwach termicznych , dając statkowi do zwalczania okrętów podwodnych (ASW) widok nad i pod warstwą. Kompensuje to różnice gęstości i temperatury, które przewodzą dźwięk powyżej lub poniżej warstwy termicznej poprzez odbicie. Upuszczając „ogon” macierzy pod warstwę, platforma ASW na powierzchni może lepiej wykrywać cichy, zanurzony kontakt ukrywający się w zimnej wodzie pod ciepłą górną warstwą. Okręt podwodny może również monitorować walczących na powierzchni, unosząc ogon swojego szyku nad warstwą termiczną, jednocześnie czając się pod nią.

Gdy nie jest rozłożony, holowany układ Akuli jest przechowywany w pojemniku w kształcie łzy, zamontowanym na górze pionowej płetwy

Hydrofony zestawu mogą być używane do wykrywania źródeł dźwięku, ale prawdziwą wartością zestawu jest to, że technikę przetwarzania sygnału w postaci kształtowania wiązki i analizy Fouriera można wykorzystać nie tylko do obliczenia odległości i kierunku źródła dźwięku, ale także do identyfikacji typ statku na podstawie charakterystycznej akustycznej sygnatury odgłosów jego maszynerii. W tym celu konieczna jest znajomość względnego położenia hydrofonów, co zwykle jest możliwe tylko wtedy, gdy kabel jest w linii prostej (stabilny) lub gdy system samoczujący (patrz tensometry ) lub GPS lub inne metody wbudowane w kabel i raportujące względne położenie elementów hydrofonu, są wykorzystywane do monitorowania kształtu układu i korygowania krzywizny.

Na przykład CAPTAS-2 firmy Thales Underwater Systems (pasywny i aktywny sonar) zapewnia zasięg wykrywania do 60 km i waży 16 ton. Cięższy CAPTAS-4 waży 20-34 ton i zapewnia zasięg wykrywania do 150 km.

Zastosowanie w geofizyce

Systemy holowane są również wykorzystywane przez przemysł naftowy i gazowy do badań sejsmicznych formacji geologicznych pod dnem morskim. Zastosowane systemy są podobne w koncepcji do systemów morskich, ale zazwyczaj są dłuższe i mają więcej serpentyn w danym szyku (6 lub więcej w niektórych przypadkach). Typowy odstęp hydrofonów wzdłuż każdego streamera jest rzędu dwóch metrów, a każdy streamer może mieć do 10 km długości. Czasami serpentyny są pływające na różnych wysokościach, aby uzyskać tak zwaną macierz 3D.

Ograniczenia

Efektywne wykorzystanie systemu ciągów wymaga utrzymywania przez statek prostego, poziomego kursu w okresie próbkowania danych. Manewrowanie lub zmiana kursu zakłóca macierz i komplikuje analizę strumienia próbkowanych danych. Te okresy niestabilności są dokładnie testowane podczas prób morskich i znane oficerom załogi oraz werbowanym ekspertom od sonarów. Nowoczesne systemy kompensują to poprzez ciągły samoczynny pomiar względnych pozycji tablicy, element po elemencie, przekazując dane zwrotne, które mogą być automatycznie korygowane pod kątem krzywizn przez komputery w ramach przetwarzania matematycznego kształtowania wiązki.

Statek musi również ograniczyć swoją ogólną prędkość maksymalną, gdy rozmieszczony jest szyk holowany. Opór hydrodynamiczny wzrasta jako kwadratowa funkcja prędkości i może spowodować rozerwanie liny lub uszkodzenie osprzętu cumowniczego. Ponadto może być konieczne ustalenie minimalnej prędkości w zależności od wyporu zestawu holowanego (zestawy wojskowe są balastowane w celu zatonięcia, zestawy geofizyczne powinny mieć neutralną pływalność na około 10 m). Układ może również ulec uszkodzeniu w wyniku kontaktu z dnem morskim lub w przypadku używania przez statek napędu wstecznego , a nawet może ulec uszkodzeniu w przypadku zbyt mocnego wygięcia.

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Towed_array_sonar&oldid=1143094018 ”