Sonar pasiv

Detectarea țintelor cu sonar pasiv: submarinul a) localizează cele două ținte b), d), care generează zgomot, nu este capabil să detecteze prezența submarinului c) deoarece nu emite zgomot

Descriere

Sonarul pasiv ^[1] ^[2] este un localizator subacvatic care efectuează descoperirea țintelor prin detectarea zgomotului lor iradiat în mare.

Caracteristicile țintelor detectate de sonar

Caracteristicile țintelor deduse din localizatorul pasiv:

Poziția unghiulară față de nord ^[3]
Traiectorie
Măsurarea dimensiunii
Măsurarea distanței ^[4]
Alte date operaționale speciale

Secvența de funcționare a sonarului

Secvența operațională a sonarului pasiv colectează toate funcțiile și / sau evenimentele care se dezvoltă în localizator și în mare de la începutul căutării țintelor până la descoperirea și afișarea urmelor lor:

În localizator și pe mare: evaluări ale condițiilor de mediu (urmărirea razelor acustice și calcule ale predicției domeniului) ^[5]

În localizator și pe mare: Transducția semnalelor acustice primite cu baza hidrofonului în semnale electrice.

Numai pe mare: sunt abordate problemele cauzate de zgomotul mării

Numai pe mare: se încearcă discriminarea unghiulară între ținte

Numai în localizator: Prelucrarea datelor și afișarea urmelor țintă

Sistem de recepție a semnalului

Sistemul de recepție a semnalelor acustice a unui sonar pasiv este constituit în mare parte dintr-un grup de baze hidrofonice și o structură complexă de procesare a datelor care recepționează semnalele electrice.

Baze hidrofonice

Set de baze hidrofonice aservite sonarului pasiv

Bazele hidrofonului pot fi de tip circular sau conform, acesta din urmă fiind plasat de-a lungul profilului de arc al submarinului.

Au sarcina de a transduce presiunile acustice generate de ținte în tensiuni electrice reduse pentru a fi trimise la sistemul de recepție al sonarului pasiv

Hota de prelucrare a datelor

Hota pentru recepția și procesarea semnalelor hidrofonice: * 1-2 Preamplificatoare cu conectori pentru conectarea la baza hidrofonului * 3-4 Receptoare cu fascicule preformate Bf, Af * 5-Sistem de detectare unghiulară de precizie a poziției țintelor

Capota de procesare a datelor este alcătuită din secțiunile funcționale:

Preamplificatoarele și conectorii pentru conectarea la baza hidrofonului amplifică selectiv semnalele de hidrofon generate de bază. ^[6]

Receptoarele cu grinzi preformate Bf, Af, generează un set de grinzi acustice pentru detectarea țintelor de-a lungul orizontului

Sistem de detecție unghiulară de precizie a poziției țintelor, este abordat pe baza indicațiilor furnizate de grinzile preformate.

Prelucrarea semnalului țintă

Consola de calcul și prezentare a urmelor țintelor

Prelucrarea semnalelor acustice datorate țintelor este încredințată unui sistem complex de detectare a datelor guvernat și interfațat cu consola de comandă și control.

Funcții realizate de consolă:

Prezentarea în cascadă ^[7] a scenariului subacvatic pentru funcția pasivă, ecranul video dedicat acestei sarcini se află în partea superioară a consolei.

Prezentarea în coordonate carteziene a diagramelor referitoare la calculele traseului razelor acustice în mare ^[8] ; ecranul dedicat se află în partea de jos a consolei.

Prezentare video a funcției RLI ^[9] .

Controlul prin volan al butonului manual; prezentarea valorii unghiulare asociate cu detectarea țintei.

Conditii de mediu

Funcționarea trackerului este supusă condițiilor de mediu găsite pe mare; sunt utilizate diverse proceduri și evaluări pentru a cunoaște mediul în momentele operaționale.

Trasarea razelor acustice

Unul dintre numeroasele cazuri de formare a zonei umbrelor: o țintă care se afla în zona gri nu ar fi detectată de sonarul unui submarin din afara acelei zone

Capacitățile de detectare a sonarelor pasive depind de comportamentul razelor acustice din mare, legate de variațiile temperaturilor apei.

Ca activitate pregătitoare pentru descoperirea țintelor cu sonar pasiv, este necesar să se calculeze și să se traseze grafic traiectoria razelor acustice din mare pentru a identifica zonele de umbră .

Diferitele situații care pot apărea ca urmare a tendințelor multiple ale traiectoriei razelor acustice se extind de la imposibilitatea oricărei detecții sonare, în zonele umbrite, până la capacitatea de a detecta ținte la distanțe excepționale în cazurile de canalizare a sunetului.

Calculul intervalelor de descoperire

Calculul intervalelor de detecție este indicativ al distanțelor probabile acoperite de localizatorul pasiv.

Calculul depinde de mai multe variabile ^[10] , atât caracteristici fizice ale sonarului, cât și detectate sau deduse în acest moment, cum ar fi, de exemplu, sunetul mării.

Calculez nivelurile de zgomot în joc

Nivelul semnalelor acustice $S. r$ ${\ displaystyle Sr}$ ${\ displaystyle Sr}$ primit de bazele hidrofonice este dependent de intensitatea zgomotului emis de țintă și distanța acestuia de sonar ^[11] ; un exemplu de valoare, printre nenumăratele posibile:

țintă: distrugător a $10$ ${\ displaystyle 10}$ ${\ displaystyle 10}$ noduri
distanţă: $10\ km$ ${\ displaystyle 10 \ km}$ ${\ displaystyle 10 \ km}$
frecvența de ascultare: $10\ kHz$ ${\ displaystyle 10 \ kHz}$ ${\ displaystyle 10 \ kHz}$

$Sr=24\ dB/\mu Pa/Hz$ ${\ displaystyle Sr = 24 \ dB / \ mu Pa / Hz}$ ${\ displaystyle Sr = 24 \ dB / \ mu Pa / Hz}$ ^[12]

Evaluarea zgomotului mării

Diagramele stării mării

Sunetul mării este cel mai penalizant fenomen fizic în acțiunile de descoperire a țintei cu sonar pasiv.

Curbele legate de zgomotul mării ^[13] indică modul în care variază presiunea acustică generată de mișcarea undelor mării în funcție de cei doi parametri fundamentali care caracterizează fizica fenomenului:

Starea mării, indicată cu inițialele SS (acronim englez pentru Sea State) ^[14]
Frecvența vibrațiilor acustice

Gama este o funcție a zgomotului

Gama R în km în funcție de valoarea NL în dB

Gama de detectare a unui sonar pasiv indică, în general, distanța probabilă la care poate detecta o țintă. Gradul descoperirii nu este o anumită dată, ci o predicție probabilistică care depinde de sunetul mării ^[15] $Nu. L$ ${\ displaystyle NL}$ ${\ displaystyle NL}$ (Acronim în engleză pentru Noise Level)

Calculul intervalului maxim pentru propagarea sferico-cilindrică[1] pentru sonarul pasiv se obține prin rezolvarea următorului sistem de ecuații în $R.$ ${\ displaystyle R}$ $R.$ :

Expresia logaritmică pentru calcularea scopului descoperirii este prezentată în sistem ^[16] :

${\begin{cases}TL=60+20\cdot \log _{10}{R}+\alpha \cdot R\\TL=SL+DI-NL-DT+20\cdot \log _{10}{\sqrt {BW}}\end{cases}}$ ${\ displaystyle {\ begin {cases} TL = 60 + 20 \ cdot \ log _ {10} {R} + \ alpha \ cdot R \\ TL = SL + DI-NL-DT + 20 \ cdot \ log _ { 10} {\ sqrt {BW}} \ end {cases}}}$ ${\ displaystyle {\ begin {cases} TL = 60 + 20 \ cdot \ log _ {10} {R} + \ alpha \ cdot R \\ TL = SL + DI-NL-DT + 20 \ cdot \ log _ { 10} {\ sqrt {BW}} \ end {cases}}}$

Am presupus valorile variabilelor care apar în sistem cu date reale, $Nu. L$ ${\ displaystyle NL}$ ${\ displaystyle NL}$ exclus, se calculează curba care arată modul în care debitul $R.$ ${\ displaystyle R}$ $R.$ diverse din $46\ km\ per\ NL=20\ dB$ ${\ displaystyle 46 \ km \ for \ NL = 20 \ dB}$ ${\ displaystyle 46 \ km \ for \ NL = 20 \ dB}$ la $R=6\ km\ per\ NL=80\ dB$ ${\ displaystyle R = 6 \ km \ for \ NL = 80 \ dB}$ ${\ displaystyle R = 6 \ km \ for \ NL = 80 \ dB}$

Notă

^ Termenul pasiv indică faptul că sonarul este limitat doar la primirea semnalelor acustice emise de ținte; prin urmare, nu generează niciun semnal propriu
^ Datele și fotografiile de pe această pagină se referă la sonarul USEA IP70. conceput pentru submarinele din clasa Sauro
^ Sau cu privire la axa longitudinală a bărcii pe care este instalat sonarul.
^ Măsurarea se referă la distanța fizică dintre submarin și țintă; nu trebuie confundat cu intervalul care indică distanța maximă probabilă de detectare a țintei
^ Operații de calcul efectuate după măsurători acustice și termice pe mare
^ În general, domeniul de frecvență de lucru al unui sonar pasiv se extinde de la $200\ Hz\ a\ 7000\ Hz$ ${\ displaystyle 200 \ Hz \ a \ 7000 \ Hz}$ ${\ displaystyle 200 \ Hz \ a \ 7000 \ Hz}$ pentru descoperirea în frecvență joasă și din $8000\ Hz\ a\ 16000\ Hz$ ${\ displaystyle 8000 \ Hz \ a \ 16000 \ Hz}$ ${\ displaystyle 8000 \ Hz \ a \ 16000 \ Hz}$ pentru frecvență înaltă
^ Este un sistem special de afișare a țintei care are direcția de detecție pe abscisă și timpul scurs de la începutul sondajului pe ordonată (urmărește istoricul traiectoriei țintei)
^ În general, operația de urmărire a razelor acustice în mare se face înainte de a începe faza de descoperire a țintelor
^ Funcția RLI vă permite să descoperiți orice abordare a țintei
^ Urick , pp. 328 - 352
^ Del Turco , pp. 184-188
^ $1\ \mu \ Pa\ =1.0197\ E-11\ kg/cmq$ ${\ displaystyle 1 \ \ mu \ Pa \ = 1.0197 \ E-11 \ kg / cmq}$ ${\ displaystyle 1 \ \ mu \ Pa \ = 1.0197 \ E-11 \ kg / cmq}$
^ Răbdare , pp. 361 - 362
^ Valorile tipice ale SS: 0; ½; 1; 2; 4; 6
^ De Dominics , pp. 242-288
^ Urick , pp. 17 - 30

Bibliografie

Urick, Principiile sunetului subacvatic , Mc Graw - deal, ed. A 3-a. 1968 .
JW Horton ,, Fundamentele Sonarului , Institutul Naval al Statelor Unite, Annapolis Maryland, 1959 .
Aldo De Dominics Rotondi, Principiile electroacusticii subacvatice Elettronica San Giorgio-Elsag SpA Genova, 1990 ..
C. Del Turco, Sonar - Principii - Tehnologii - Aplicații tipice. La Spezia modernă 1992 .

Alte proiecte

Wikiversitatea conține resurse pe Sonar pasiv

Portalul marin

Portal nautic

Portalul tehnologic

[1] Termenul pasiv indică faptul că sonarul este limitat doar la primirea semnalelor acustice emise de ținte; prin urmare, nu generează niciun semnal propriu

[2] Datele și fotografiile de pe această pagină se referă la sonarul USEA IP70. conceput pentru submarinele din clasa Sauro

[3] Sau cu privire la axa longitudinală a bărcii pe care este instalat sonarul.

[4] Măsurarea se referă la distanța fizică dintre submarin și țintă; nu trebuie confundat cu intervalul care indică distanța maximă probabilă de detectare a țintei

[5] Operații de calcul efectuate după măsurători acustice și termice pe mare

[6] În general, domeniul de frecvență de lucru al unui sonar pasiv se extinde de la $200\ Hz\ a\ 7000\ Hz$ ${\ displaystyle 200 \ Hz \ a \ 7000 \ Hz}$ ${\ displaystyle 200 \ Hz \ a \ 7000 \ Hz}$ pentru descoperirea în frecvență joasă și din $8000\ Hz\ a\ 16000\ Hz$ ${\ displaystyle 8000 \ Hz \ a \ 16000 \ Hz}$ ${\ displaystyle 8000 \ Hz \ a \ 16000 \ Hz}$ pentru frecvență înaltă

[7] Este un sistem special de afișare a țintei care are direcția de detecție pe abscisă și timpul scurs de la începutul sondajului pe ordonată (urmărește istoricul traiectoriei țintei)

[8] În general, operația de urmărire a razelor acustice în mare se face înainte de a începe faza de descoperire a țintelor

[9] Funcția RLI vă permite să descoperiți orice abordare a țintei

[10] Urick , pp. 328 - 352

[11] Del Turco , pp. 184-188

[12] $1\ \mu \ Pa\ =1.0197\ E-11\ kg/cmq$ ${\ displaystyle 1 \ \ mu \ Pa \ = 1.0197 \ E-11 \ kg / cmq}$ ${\ displaystyle 1 \ \ mu \ Pa \ = 1.0197 \ E-11 \ kg / cmq}$

[13] Răbdare , pp. 361 - 362

[14] Valorile tipice ale SS: 0; ½; 1; 2; 4; 6

[15] De Dominics , pp. 242-288

[16] Urick , pp. 17 - 30

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]