Дальность действия корабельных ГАС

Описывая все факторы, определяющие возможность обнаружения целей средними значениями, получим уравнение дальности в виде:

(1.27)

Здесь I_c, P_c, I_n,Р_n ~ интенсивность и давление сигнала и помех в точке приема соответственно; - коэффициент распознавания, отношение сигнал/помеха на входе тракта обработки, обеспечивающее регистрацию сигнала с заданными значениями Рп.о, Рл.т.

Уравнение (1.27) может быть также использовано для определения текущего отношения сигнал/помеха на входе гидролокационного прием­ника и последующего использования этого отношения при расчетах вероятностных характеристик обнаружения.

Раскроем уравнение дальности применительно к различнымрежи­мам работы ГАС.

В режиме эхопеленгования уравнение дальности имеет вид:

(1.28)

Здесь Р _a, - акустическая мощность и коэффициент концентрации излучателя; A_f- аномалия распространения; I_n (f_э, f) -интенсивность помех в рабочей полосе станции; R_э - эквивалентный радиус цели.

Практические расчеты удобнее выполнять в единицах давления. Для этого используем очевидные соотношения:

= / ; (1.29)

, (1.30)

где r₀ =1 м; с - волновое сопротивление среды; - давле­ние помехи в рабочей полосе станции; - приведенное давление излучаемого сигнала.

Для давле­ния помехи в рабочей полосе станции справедливо выражение:

= , (1.31))

где n - показатель при частоте в функции спектральной плотности мощ­ности помехи носителя ГАС; - коэффициент помехоустойчивости приемной антенны.

В результате подстановки (1.29), (1.31) в уравнение (1.28) получим:

(1.32)

Уравнение (1.32) является трансцендентным. Удобнее его решать графоаналитическим методом. Прологарифмируем его и оставим в левой части только члены, зависящие от расстояния:

2[-20lgr- r +10lgA_f ]=N_δ +N_n(f_э, - T - N_c, (1.33)

или 2ПР = ПО, (1.34)

где N_δ = 201gδ; N_n(f_э, = 201g P _n (f_э, А/) - уровень помехи в рабочей полосе ГАС;

Т = 20lg (R_э/ 2)- сила цели; Nc =201g — уровень излучения.

Выражение в квадратных скобках представляет собой потери на распространение (ПР), обусловленные расширением фронта волны и пространственным зату­ханием с учетом влияния среды. Правая часть уравнения является потенциалом обнаружения ПО.

Максимальная (предельная) дистанция будет корнем трансцендент­ного уравнения, при котором оно обратится в равенство. Потери на распространение, входящие в формулу (1.33) применительно к усло­виям однородной безграничной среды, приведены на рис. 1.7. Расчет коэффициента затухания производился по формуле

Величина, соответствующая корню уравнения (1.33) при A_f = 1, определяет энергетическую дальность действия ГАС.

В режиме шумопеленгования уравнение дальности примет вид:

(1.35)

где Рш (1,1,1); Рп (1,1) - приведенные давления шума цели и помехи носителя ГАС соответственно; f_э1, f_э2 - эквивалентные частоты; n₁, n₂ - показатели при частоте в функции спектральной плотности мощ­ности шума цели и помехи носителя ГАС; - коэффициент помехоустойчивости приемной антенны; r₀ = 1 м.

Рис.1.7 Потери на распространение в однородной безграничной среде

(Параметры кривых – частота, кГц)

При идентичности формы спектров и небольших расстояниях ; f выражение (1.35) упростится:

(1.36)

Аналогично (1.33) имеем:

-20lgr- βr +10lgAf = N_δ+Nn(1,1)-10lgγ₂ -Nш(1,1,1) (1.37)

или ПР = ПО,

где N_δ =20lg - коэффициент распознавания; N_n(1,1) - приведен­ный уровень помехи; N_ш(1,1,1) -приведенный уровень шума. Приве­денные уровни шума и помехи выбираются из соответствующих спектро­грамм (см. рис. 1.8 и 1.9).

Рис. 1.8. Спектральные характеристики источников помех работе ГЛС

1, 2 - максимальный и минимальный уровни шумов моря; 3 - шум волнения моря (подстрочные индексы - баллы скорости ветра); 4,5 - подлёдные шу­мы; 6 - сейсмический фон; 7 - шумы судоходства; 8 - шумы судоходных трасс; 9, 70 - шумы креветок и рыб семейства горбылевых; 11 - тепловой шум моря.

Рис. 1.9. Спектральные характеристики шумов носителя носителя ГАС

1 - спектр шума подводной лодки; 2, 3, 6 - спектры помех подводной лодки большой, сред­ней и малой шумности соответственно; 4 - шум моря при волнении пять баллов; 5 - шум моря при волнении два балла; 7, 8, 9 - уровень помех на частоте 15 кГц для сторожевого корабля при скорости 18, 22 и 10 yзлов соответственно; 10 – минимальный уровень помех подводной лодки.

Для средств гидроакустической связи (телеметрических систем) уравнение дальности записывается в виде:

(1.38)

В логарифмической форме:

-20lgr- r +10lgA_f N_δ+N_n(f_э, -20lg[R ] -N_c (1.39)

ПР ПО,

где r₀ = 1 м; - характеристики направлен­ности излучателя и приемника в горизонтальной плоскости соответственно N_δ и N_c то же, что и в (1.34).

Таким образом, зная технические параметры ГАС, акустические свойства целей и условия наблюдения (уровень помех работе ГАС) и задаваясь дистанцией, получаем зависимость r=r (Рп.о). Значение коэффициента распознавания при этом, соответствующее определенной вероятности правильного обнаружения (Рп.о), рассчи­тывается исходя из заданного статистического критерия. Эффективность средств гидроакустической связи, работающих в телефонном режиме, зависит как от величины отношения сигнал/ помеха, так и излучаемой полосы частот. К качеству речи предъяв­ляются требования разборчивости, громкости и натуральности.

Первое требование длясредств служебной связи является основным. Вообще, качество передачи речи определяется разборчивостью элементов речи - звуков, слогов, слов и фраз. Экспериментальные исследования показали, что основная мощность речевых сигналов сосредоточена в диапазоне частот 0,5,…,2,5 кГц. Для средств служебной связи при однополосной модуляции натуральность связи оказывается достаточной, если по каналу передавать диапазон частот от 300 до 1400 Гц.

Контрольные вопросы к главе 1:

1. Какие задачи решают гидроакустические средства надводных кораблей ПЛО?
2. Какие основные принципы классификации гидроакустических средств?
3. Какие характеристики ГАС являются тактическими?
4. Какие характеристики ГАС являются техническими?
5. Какова связь между тактическими и техническими характеристиками ГАС?
6. Какие стандартные уровни акустического давления используются в России и

за рубежом?

1. Каково различие понятий чувствительности в радиолокации и гидроакустике?
2. Какая помеха является основной в гидроакустических и радиолокационных системах?
3. Каков порог слышимости человеческого уха?
4. Каков болевой порог человеческого уха?
5. Каковы реальные частотные диапазоны ГАС НК?
6. Каковы длительности излучаемых сигналов в ГАС НК?
7. Чем определяется предельное значение излучаемой мощности в ГАС НК?
8. В чём суть понятия оптимальной частоты гидролокации?
9. Чем определяется полоса частот приёмного тракта ГАС?
10. От каких факторов зависит дальность действия ГАС?
11. От чего зависит эффективность средств гидроакустической связи, работающих в телефонном режиме?