Глава 6. Принципы построения гидроакустических средств надводных кораблей

В зарубежных странах и, прежде всего, в странах НАТО самое серьезное внимание уделялось и уделяется развитию корабельных гидролокаторов.

Облик ГАС определяется решаемыми задачами, районами использования и возможностями размещения антенн и бортовой аппаратуры на кораблях, а также наличием современных гидроакустических технологий и финансовыми возможностями государства.

Анализ информационных материалов показывает:

1. Количество типов ГАС, находящихся на вооружении НК класса эсминец, фрегат и корвет со временем уменьшается (как и количество типов самих кораблей). Однако ведущие страны мира стремятся разрабатывать и производить (в основном силами частных фирм) отечественные образцы ГАC как для НК своих ВМС, так и на экспорт, причем экспортной направленности уделяется самое серьезное внимание. Следует отметить факт кооперации предприятий – разработчиков как внутри стран, так и международной (страны НАТО). При этом лидирующее положение по разработке, производству и продаже средств военной гидроакустики в каждой стране Европы- члене НАТО занимает, как правило, только одна фирма (США-Ratheon, Франция - Thales, Германия - Atlas Electronik).

2. Основные тактические характеристики (дальность, точность) корабельных гидролокаторов с подкильными и буксируемыми антеннами по сравнению с периодом 70-80х гг. практически не изменяются. Основной путь - «перманентная» модернизация с повышением эффективности в сложных условиях наблюдения, сокращением МГХ, снижением энергопотребления, повышением эксплуатационных качеств, переводом на новейшую элементную базу. Так американская ГАС AN/SQS-26 прошла 8 модернизаций без изменения размеров основной антенны и, в результате была создана ГАС AN/SQS-53C, обладающая новыми боевыми качествами.

3. Корабли зарубежных ВМС оснащены следующими типами гидролокаторов с подкильными и буксируемыми сосредоточенными (цилиндрическими) антеннами:

- ГАС большой дальности действия, позволяющими обнаруживать ПЛ в 1 океанской ДЗАО (дальности 55-65 км) - АN/SQS-26, AN/SQS-53А, - 53В и наиболее совершенная ГАС ВМС США – AN/SQS-53С.

Указанный тип ГАС установлен только на кораблях ВМС США, в соответствии с океанской стратегией ведущей морской державы мира.

- ГАС большой дальности действия, позволяющие обнаруживать ПЛ в 1 морской ДЗАО (28-45 км-при определенных условиях), к их числу относятся AN/SQS-23 (США); DUBV-23Д (Франция); DE-1160LF (Италия), являющаяся одним из экспортных вариантов американского гидролокатора AN/SQS-56.

Для итальянских и французских ВМС необходимость такой ГАС обусловлена спецификой гидроакустических условий в Средиземном море.

- ГАС средней и малой дальности действия, обеспечивающие обнаружение ПЛ в ближней зоне освещенности на дистанциях до 5-20 км (в зависимости от размера антенны). Такие станции являются наиболее распространенными за рубежом. К ним относятся AN/SQS-56 и ее экспортные модификации, ГАС AN/SQS-35(США), DUBV-43В, DUBV-24С, “Spherion” и “Diodon” (Франция), 184M, 2031Z и 2050 (Великобритания), базовые ряды гидролокаторов DSQS-21 и АSO 90-U (Германия), НUМSA (Индия) и др.

4. ГАС создаются как базовые ряды с возможностями разработки большого числа модификаций, например: AN/SQS-56 и ее экспортные модификации, АSO-90, CAPTAS и др.). Это обеспечивает широкую унификацию программно-аппаратных средств обработки и отображения информации, элементов гидроакустических антенн, генераторных устройств,, буксиро-кабельных систем и устройств постановки-выборки.

5. Приоритетным направлением развития систем и средств подводного наблюдения ВМС НАТО признана низкочастотная активная гидролокация. Явно выражена тенденция снижения значений рабочих частот ГАС с сосредоточенными антеннами (от средней 9,35 кГц в период до 1976г., до средней 5,85 кГц после 1985 г.). Однако с большой степенью уверенности можно заключить, что дальнейшее снижение частот эхопеленгования корабельных ГАС НК с подкильными и буксируемыми антеннами маловероятно в силу следующих причин:

- ограничения возможности размещения на НК антенных систем с большими МГХ;

- диапазон оптимальных частот с учетом требований по дальности действия и разнообразия условий, в которых предполагается эксплуатация ГАС, лежит в пределах 3 - 5 кГц;

- дальнее обнаружение подводных целей обеспечивается ГАС с ГПБА с частотами эхопеленгования £ 3 кГц.

6. В последние годы в качестве буксируемых ГАС во всех ведущих зарубежных странах используются активно-пассивные ГАС с ГПБА. Данные станции идут на замену ГАС переменной глубины с сосредоточенными антеннами (AN/SQS-35, DUBV-43В и др.). Первоначально, разрабатывались пассивные ГАС с гибкими протяженными буксируемыми антеннами (ГПБА). Это позволило снизить рабочую частоту, увеличить длину приемных антенн, уменьшить уровень помех за счет удаления ГПБА от корабля –носителя.

К таким средствам относятся: ГАС AN/SQR-19 (США), DSBV-62С (Франция), ТАS 90 (ВМС Германии) и др. Однако, тенденция снижения шумности ПЛ обусловила необходимость внедрения активного режима в ГАС с ГПБА.

Первой такой станцией была ATAS (Великобритания), разработанная франко-англо австралийской фирмой Тhomson Sintra ASM (в настоящее время – Тhаles). ГАС имела рабочую частоту около 3 кГц, длину антенны около 11 м и работала на скоростях хода до 10 узл. Современные активно-пассивные ГАС с ГПБА имеют более низкочастотный диапазон, обладают большими размерами антенн и буксирно-кабельной системы, работают на скоростях хода до 18 узл.

В настоящее время к числу лучших образцов подобных станций относятся:

СAРТАS (Франция), LFATS (США), 2087 (Англия), АSА 92 (Германия).

Для сверхдальнего обнаружения ПЛ для ВМС США разработана шумопеленгаторная ГАС с длинной ГПБА SURTASS, установленная на кораблях освещения подводной обстановки и разведки TAGOS.

7. Особое внимание в последние годы уделяется обеспечению возможности решения задач поиска дизель-электрических ПЛ в прибрежных мелководных морях. Для повышения эффективности наблюдения в мелком море целей внедряются меры, оптимизированные для данных условий, широкополосные сложные сигналы, адаптивная обработка информации, трассовое накопление эхо-сигналов на панорамном индикаторе, методы подавления реверберационной помехи, алгоритмы классификации целей.

Работы, связанные с повышением боевых возможностей гидроакустических средств в прибрежных морях, наблюдаются, прежде всего, в ВМС Германии, США, Юго-Восточной Азии, Африки, Австралии.

8. Во всех ведущих странах мира наблюдается тенденция интегрирования гидроакустических средств НК в интегрированные системы подводного наблюдения (ИСПН) или интегрированные ГАС. Кроме того, делаются попытки осуществить глубокую интеграцию средств целеуказания, управления стрельбы и управления кораблем в составе ИСБУ.

Так, в США производится интегрированный ГАК AN/SQQ-89, устанавливаемый на кораблях классов крейсер и эсминец. Наиболее современный вариант ИГАС – AN/SQQ-89(V)14 устанавливается на крейсерах УРО, эсминцах УРО и большинстве эсминцев в ходе их плановой модернизации.

В состав ИГАС входят:

- ГАС AN/SQS-53С (V);

- ГАС с ГПБА AN/SQR-19В(V)3;

- аппаратура обработки сигналов радиогидроакустических буев AN/SQQ-28(V)9;

- система управления противолодочным оружием МК 116 Mod.7;

- устройство прогнозирования условий распространения звука AN/UYQ-25(V)2 SIMAS.

В качестве примера интеграции ГАС на НК класса фрегат можно привести французские системы: Muross и SLASM.

Во Франции для вооружения фрегатов (в обеспечение решения ими задач ПЛО и ПМО) прорабатывается объединение гидроакустических средств в единый комплекс (систему)Muross (Al Sherat, MulteROle Sonar System), объединяющий:

- ГАС с подкильной антенной Sherion;

- активно-пассивную ГАС с ГПБА АТАS (V) 1, 2 или 3;

систему обнаружения мин и вычисления безопасного курса Petrel (ТSM 5424, в разработке);

- систему предупреждения о торпедной атаке Satar.

Фирмой Тhomson Sintra с 1995 года разработана также и интегрированная система подводного наблюдения SLASM (ТSМ 2670), предназначенная для установки на нк классов фрегат и эсминец.

Наблюдается тенденция интеграции гидроакустических средств ИГАС с АСБУ системами управления оружием ПЛО корабля, особенно на НК малого водоизмещения с жесткими ограничениями по массо-габаритным характеристикам и электропитанию в состав ГАВ современных НК входят ГАС с ПА, ГАС с ГПБА и вертолетные ГАС, при их объединении в ИСПН, входящую, в свою очередь, в состав боевой системы управления. Т. е., на НК имеется общая группа антенн, процессоров, дисплеев (консолей), каналов передачи данных и т.д., образующая структуру, включающую ГАС, системы управления огнем и само оружие. Гидроакустическое вооружение перспективных фрегатов обеспечивает решение задач ПЛО, ПТЗ, ПМО.

6.1. Гидролокаторы с подкильными антеннами

ГАС с подкильными антеннами (ПА) решают задачи обнаружения, классификации и сопровождения целей, выдачи данных целеуказания в систем управления оружием ПЛО. Некоторые гидролокаторы решают также задачи предупреждения о торпедной угрозе (режим шумопеленгования), гидроакустической связи с ПЛ, обнаружения (перехват) сигналов работающих ГАС. Важными достоинствами гидроакустических средств с ПА по сравнению со станциями с антеннами переменной глубины (АПГ) являются большая дальность действия в неограничивающих гидроакустических условиях (положительная рефракция, выше слоя скачка скорости звука и т.д.), относительно высокая точность пеленгования (ввиду жесткого крепления внутри обтекателя), отсутствие необходимости установки устройств постановки-выборки и ограничений по маневрированию НК.

Корабельные гидролокаторы, как правило, имеют ПА цилиндрической формы (рис. 6.1). Однако, имеются плоские и сферические антенны (рис. 6.2).

Рис. 6.1. Цилиндрическая антенна ГАС 2050 ВМС Великобритании.	Рис. 6.2. Сферическая антенна ГАС “Spherion” ВМС Франции и ряда других стран.

Наиболее массовой за рубежом является ГАС AN/SQS-56 и ее экспортные модификации. Все процедуры обработки сигналов за исключением формирования сигналов излучения и предварительной обработки эхосигналов выполняются цифровыми средствами. В режиме приема формируется (по способу DIMUS) статический веер ХН, обеспечивающий круговой обзор при шумо- и эхопеленговании. В станции используются современные средства отображения информации дисплейного типа, спроектированные с учетом принципов инженерной психологии. ГАС имеет пассивный и активный тракты поиска, классификации и сопровождения целей с обеспечением целеуказания в ближней зоне акустической освещенности.

Технические характеристики станции: частоты излучения - 6,0; 7,5; 8,4 кГц; длительность зондирующих сигналов – 5, 40, 160 мс (тональный импульс), 160 мс (частотно-модулированный импульс с шириной полосы излучения -400 Гц); мощность излучаемых импульсов- 36 кВт; диаметр ПА-1,22 м; высота ПА-0,97 м;

объем аппаратуры - 4 стандартные приборные шкафы (без учета пульта).

Способы обзора пространства в режиме эхопеленгования:

· Излучение: при поиске - ненаправленное, одна узкая или широкая вращающаяся характеристика направленности (Х.Н.), 3 вращающиеся Х.Н.; при поиске – сопровождении: совмещенные ненаправленное и направленное излучение;

· Прием: при поиске - статический веер Х.Н.; при сопровождении цели - 2 подвижные суммарно-разностные Х.Н. (суммарная Х.Н. - для прослушивания).

Синхронизация системы и управление ею осуществляется с помощью универсальной мини-ЭВМ AN/UYK-16.

Направленное излучение 1-ой вращающейся Х.Н. (ширина -10 град.)	Направленное излучение 3 -мя вращающимися Х.Н. (ширина -10 град.)
Рис. 6.3 Поиск целей (излучение) в ГАС AN/SQS-56.
Рис. 6.4 Активное сопровождение цели (излучение) в ГАС AN/SQS-56: Слева - первый импульс излучается в луче сопровождения, последующие - слева и справа от него; Cправа- сопровождение двумя Х.Н. в стороне от сектора поиска.

Структура ГАС представлена на рис. 6.5. Один штатный оператор осуществляет поиск, классификацию и нумерацию целей, обнаруженных в активном режиме, и одновременно – обнаружение торпед на индикаторе тракта шумопеленгования (рис.6.6). ЭВМ используется также для автоматизированного поиска неисправностей и в качестве встроенного тренажера. В дополнение к базовой комплектации может поставляться ряд блоков, в том числе блок построения лучевой картины распространения звука в океане (с выводом результатов на основной индикатор ГАС).

Рис. 6.5. Структура ГАС AN/SQS-56.

Станция была принята на вооружение в 1980г. после 5-летнего периода эксплуатационных испытаний и оценок. ГАС AN/SQS-56 имеет несколько экспортных модификаций, установленных на НК ВМС США, Италии, Испании, Турции и других стран. ГАС ДЕ-1160LF, ДЕ-1160В, ДЕ-1160I и ДЕ-1164 представляют собой экспортные модификации ГАС AN/SQS-56. Основные функции указанных ГАС в целом такие же, как у ГАС AN/SQS-56 за исключением частоты излучения, которая в станциях ДЕ-1160 снижена в два раза с увеличением диаметра ПА. Указанные технические решения обеспечили возможность обнаружения ПЛ в I морской ДЗАО, что было недоступно базовому гидролокатору. ГАС ДЕ-1164 имеет аналогичную AN/SQS-56 ПА, но дополнена трактом с АПГ. ГАС ДЕ-1167 (AN/SQS-58) представляет собой малогабаритный активно-пассивный гидролокатор, разработанный фирмой Raytheon для эскортных кораблей прибрежного плавания, патрульных кораблей, а также больших боевых кораблей, для которых задача ПЛО не является основной. Станция разработана в вариантах с подкильной и буксируемой антеннами. По сравнению с ГАС AN/SQS-56 она имеет более высокую частоту излучения и меньшие габариты. Базовость разработки модификаций обеспечена за счет применения принципа сохранения волновых размеров ПА, что обеспечивает унификацию аппаратуры обработки и отображения информации.

Рис. 6.6. Пультовой прибор ГАС (режиме эхо- и шумопеленгования) AN/SQS-56	Рис. 6.7. Типовая система отображения информации ГАС с ПА ВМС Великобритании.

ГАС DE 1160I разрабатывается как информационная подсистема корабельной АСБУ. В АСБУ предполагается включить подсистемы: боевую, информационную, навигационную, подводного наблюдения, связи. Подсистема подводного наблюдения включает многофункциональный пульт управления, ГАС с ПА, активно - пассивную ГАС с ГПБА, подводный телефон (рис. 6.8). Судя по наличию одного пультового прибора, в данной системе реализуется комплексирование информации от подсистем с ПА и ГПБА, возможно – совместная обработка информации.

Основные характеристики ГАС с ПА (Model 997): эталоны гидролокационных частот для тональных сигналов: 6,1; 6,85; 7,9 кГц; для ЧМ -сигналов 6,42; 7,16; 7,58 кГц с девиаций ± 100 Гц; частотный диапазон режима ШП 2,8 – 5 кГц; длительность тональных сигналов -15,6; 62,5; 250 мс; длительность ЧМ- сигналов 62,5 и 250 мс; ширина Х.Н. на частоте 7 кГц (на уровне -3дБ) 10х10º. Антенна цилиндрическая, состоит из 36 столбов по 10 преобразователей в каждом (размеры аналогичны размерам ПА AN/SQS-56).

Рис. 6.8. Структурная схема ГАС DE 1160I

ГАС AN/SQS-53С ВМС США является наиболее высокопотенциальной станций с ПА в мире, на экспорт не поставляется. Устанавливается на эсминцы и крейсера УРО. ГАС AN/SQS-53 создана в результате последовательных модернизаций ГАС AN/SQS-26 и AN/SQS-53А,В. В станции реализована цифровая обработка информации, многоцветное отображение, расширен диапазон частот и увеличена мощность излучения. После установки дополнительного процессора ГАС стала способна сопровождать в активном режиме одновременно до 100 целей и работать во второй дальней зоне акустической освещенности. Улучшены ее возможности по обнаружению ПЛ на мелководье за счет использования алгоритмов обработки сигналов и отстройки от реверберационных помех. Реализована возможность одновременной работы в активном и пассивном режимах. Наряду с обнаружением, сопровождением и классификацией нескольких подводных целей, обеспечивается решение задач звукоподводной связи, перехвата, гидроакустического противодействия, а также запись акустических данных в интересах океанографических исследований. Повышение скрытности работы станции обеспечивается за счет расширения частотного диапазона и распределения в нем излучаемой мощности. Есть сведения о модернизации антенны. В ГАС реализована открытая системная архитектура (ГАС - элемент открытой архитектуры AN/SQQ-89 (V)15). Первичная обработка информации осуществляется 3-мя процессорами AN/UYS-1, вторичная обработка - вычислительным комплексом на основе семи компьютеров AN/UYK-44(V), объединенных в общую конфигурацию. Объем аппаратной части - 22 стандартных шкафа. Диаметр ПА - 4,8 м; высота - 1,8 м; количество обратимых гидроакустических преобразователей- 576. Обзор пространства круговой (± 135°.), секторный (60° и 120°), комбинированный. В 3-х зондирующей посылке первые 2 импульса для освещения дальней зоны в секторе 60°, третий - для освещения ближней зоны. В 5-и импульсной посылке первые 4 импульса для освещения дальней зоны в секторе 120°, пятый (короткий) - для освещения ближней зоны ± 135° (рис. 6.10).

Излучаемая акустическая мощность – до 130 кВт. Акустическое давление на оси ХН при ненаправленном излучении 400 КПА, при секторном обзоре – 1200 – 1500 кПА. Коэффициент концентрации в приеме ~ 470. Рабочий диапазон частот в эхопеленговании 3 - 3,9 кГц, в шумопеленговании 1,5 – 4 кГц. Предусмотрено использование как тональных, так и сложных сигналов. В отличие от ГАС AN/SQS-56 и ее экспортных модификаций реализована комбинированная зондирующая посылка, состоящая из набора тональных и линейно-частотно-модулированных сигналов (с прямым и обратным законом модуляции). Это позволяет сократить время классификации целей, что особенно важно в условиях ДЗАО.

Рис.6.10. Типовые частотно-временные структуры зондирующих посылок ГАС AN/SQS-53С.

В настоящее время станция входит в состав ИГАС AN/SQQ-89.

На кораблях ВМС Германии взамен ряда ГАС с ПА DSQS-21 устанавливаются ГАС базового ряда ASO-90. Модификации этого ряда гидролокаторов: ASO 93/94-C, ASO 93-2U, ASO 94-2U, ASO 94-5U, ASO 95-2U, ASO 96 различаются диаметром антенн, но имеют одинаковую высоту ПА-0,65 м. Диаметр антенны ГАС ASO 94-2U (приборный состав показан на рис. 6.11), предназначенной для установки на фрегатах и корветах, имеет диаметр 1,0 м. Диапазон рабочих частот эхопеленгования (6 - 9 кГц), по мнению разработчиков, улучшает возможности наблюдения в мелководных Балтийском и Северном морях. В модификациях ГАС унифицированы программно-аппаратная платформа, алгоритмы борьбы с реверберационной помехой и вторичной обработки информации, графические кадры отображения. Традиционным для немецких ГАС НК является высокое качество электронной стабилизации на качке корабля. В станции предусмотрена возможность обнаружения торпед, мин и навигационных препятствий, перехвата сигналов систем самонаведения торпед, связи с погруженными объектами. Используются ненаправленное, направленное (3-мя Х.Н.) и секторное излучение; тональные и ЧМ-сигналы.

Рис. 11. Приборный состав ГАС ASO 94-2U (ВМС Германии).

ГАК МГК-335ЭМ-03 отечественной разработки (структурная схема показана на рис. 6.12) по своим техническим характеристикам, в целом, соответствует лучшим зарубежным ГАС с ПА. Отличительные особенности: отсутствие направленного излучения при поиске цели (только 1 Х.Н. - для классификации), большие длительности зондирующей посылки, внедрение ГЧМ - сигналов, механическая стабилизация ПА с помощью гидропривода. Диаметр и высота ПА – 1,0 м. Диапазон рабочих частот эхопеленгования 7 - 10 кГц; шумопеленгования 1,5 - 7,0 кГц.

Рис. 6.12. Приборный состав ГАК МГК0335 ЭМ-03.

6.2. Гидролокаторы с буксируемыми сосредоточенными антеннами

Наряду с созданием подкильных гидроакустических станций в США, Франции, Англии, Германии, Италии, Норвегии и Японии надводные корабли оснащают станциями с буксируемыми антеннами. Наибольшее распространение среди таких гидроакустических станций получили станции с буксируемыми антеннами типа AN/SQS-35. Они смонтированы на эсминцах УРО типа «Халл», фрегатах типа «Нокс» и «Гловер».

Появление гидролокаторов с буксируемыми антеннами (БА) «сосредоточенного» типа было обусловлено необходимостью обнаружения ПЛ в неблагоприятных гидроакустических условиях и, в частности под слоем скачка скорости звука. Основными недостатками таких ГАС являются: необходимость установки на НК подъемно - опускного устройства, ограничения по маневрированию корабля и более низкая точность определения координат обнаруженных целей по сравнению с подкильными гидролокаторами.

Существующие БА имеют цилиндрическую форму и размеры, меньшие или аналогичные размерам ПА. Одной из первых таких станций является американская ГАС AN/SQS-35 (после модернизации - AN/SQS-35V). Размеры и рабочие частоты цилиндрической БА ГАС ДЕ-1164 соответствуют размерам ПА данной станции. БА ГАС БА ASO 94-2U (рис. 6.13) имеет размеры: диаметр -1м или 0,6 м; высоту-0,6 м.

Рис. 6.13. БА ГАС ASO 94-2U ВМС Германии.

На французских кораблях, наряду с гидроакустической станцией DUBV-23D, имеющей ПА, установлена гидроакустическая станция DUBV-43B с буксируемой цилиндрической антенной (ширина Х.Н.- 15 град.), которая смонтирована в специальном корпусе (буксируемом носителе) длиной 5,5 мм и шириной 1,7 м. Масса буксируемого носителя вместе с БА - 7,75 т. Размеры БА: диаметр - 1,7 м; высота - 1,2 м. В составе антенны 24 вертикальных линейки (столбов), включающих каждая по 8 обратимых гидроакустических преобразователей. Длина кабель - троса - 250 м. Возможна буксировка на глубине до 200 м (в модернизированном варианте DUBV-43С - до 600м) на скоростях хода от 4 до 24 узл. Спуск и подъем буксируемой антенны осуществляется с помощью подъемно-опускного устройства, размещенного на верхней палубе в кормовой части корабля. В ней используются импульсы с тональным и частотно-модулированным заполнением, что позволяет повысить разрешающую способность и помехоустойчивость. Эхо-сигналы обрабатываются с использованием специального процессора и отображаются на основном и выносных индикаторах кругового обзора. Рабочая частота 4,5 ÷ 5 кГц. Данная ГАС интегрируется с ГАС DUBV-23D. При этом обеспечивается одновременное сопровождение 3-х целей с выдачей целеуказания противолодочному оружию.

Режимы совместного боевого использования этих станций и способы обзора пространства:

• совместное применение ГАС в режимах кругового или секторного обзора при синхронизированной работе каждой из станций на одинаковой или разных частотах;
• использование одной ГАС для слежения и выдачи ЦУ оружию (в основном, DUBV-23D); а другой – для общего наблюдения за окружающей обстановкой (как правило, DUBV-43B).

В связи с тем, что имеются объективные технические проблемы для существенного снижения рабочих частот эхопеленгования (волновые размеры антенн близки к предельно достижимым), дальнейшего уменьшения уровней помех (из-за влияния на работу антенны шумов обтекания воды при ее буксировке), повышения надежности эксплуатации сосредоточенных БА на смену им приходят корабельные ГАС с ГПБА.

6.3. Гидролокаторы с гибкими протяженными буксируемыми антеннами

Станции с гибкими протяженными антеннами могут буксироваться на значительном удалении от НК-носителя, что позволяет уменьшить уровни помех. ГАС с ГПБА так же, как и станции с сосредоточенными БА, позволяют вести наблюдение в неблагоприятных гидроакустических условиях. К числу других достоинств относятся относительно большие дальности шумопеленгования, более высокая надежность буксировки («распределенная» масса буксирно-кабельной системы и меньшая масса заглубителя), менее жесткие требования к механическим и массо-габаритным характеристикам лебедок. Основные недостатки обусловлены тем, что ГПБА является линейной антенной. К их числу относятся: ухудшение точностных характеристик по мере приближения к носовым и кормовым курсовым углам наблюдения; неоднозначность пеленгования, которая устраняется применением специальных технических (конструктивные изменения антенны) или организационных мер (тактическое маневрирование НК). В состав ГАС, в отличие от станций с БА, включаются устройства постановки-выборки. Первоначально, за рубежом создавались шумопеленгаторные ГАС с ГПБА. Наиболее совершенную модель шумопеленгаторных ГАС с ГПБА для боевых НК ВМС США представляет ГАС AN/SQR-19. Она предназначена для замены ГАС AN/SQR-18А и имеет по сравнению с ней существенно улучшенные характеристики. Станция решает задачи обнаружения и сопровождения ПЛ. Диапазон рабочих частот: 0,1-1,2 кГц. Основной упор при разработке алгоритмов обработки был сделан на обнаружение параметров дискретных составляющих шумоизлучения целей. ГПБА может буксироваться на глубинах до 360 м.

Аналогичные системы разработаны для НК европейских стран НАТО. Так например, ГАС Type 2031Z sonar (ВМС Великобритании), которая имеет длину ГПБА-500 м, кабель-буксира - 6 км. Объем аппаратной части бортовой аппаратуры - 4 приборных шкафа, включая 2 двухэкранных пульта. ГАС DSBV –62С, наряду с обнаружением ПЛ, обеспечивает шумопеленгование торпед. Длина ГПБА- 300 м, диаметр - 80 мм, длина кабель-буксира - 3 км. Глубина буксировки 40-200 м на скоростях до 27 узл. Объем аппаратуры - 1 приборный шкаф.

Однако, успехи в обесшумливании ПЛ обусловили внедрение в ГАС с ГПБА режима эхопеленгования.

В европейских странах НАТО (прежде всего, ВМС Франции и Великобритании) успешно реализуется концепция LFVDS, которая предполагает внедрение на НК низкочастотных активно-пассивных буксируемых ГАС, работающих в моностатическом режиме гидролокации. В дальнейшем, усилилась тенденция снижения рабочей частоты и появились ГАС c гибкими протяженными буксируемыми антеннами (ГПБА) семейства ATAS «облегченной» конструкции. Необходимость оптимизации системы ГАС-НК в сочетании с задачей дальнейшего понижения частот, реализации при этом направленного в излучения и устранения неоднозначности пеленгования при приеме обусловила новые достижения в данной области.

Новым шагом в реализации концепции LFVDS явилось создание фирмой Thales активно-пассивных низкочастотных ГАС с ГПБА семейства CAPTAS.

Достоинствами модификаций ГАС данного семейства являются:

· Снижение рабочей частоты гидролокации до около 1 кГц, что обеспечивает повышение эффективности в условиях мелкого моря;

· Реализация направленного в вертикальной плоскости буксируемого излучателя;

· Устранение неоднозначности пеленгования на основе внедрения «триплетных» приемных ГПБА;

· Существенное, по сравнению с БА, сокращение массо-габаритных характеристик аппаратуры и корабельных спуско-подъемных и других обеспечивающих конструкций.

Диапазон частот гидролокации (обнаружение ПЛ) - 0,95÷2,1 кГц, диапазон частот шумопеленгования (обнаружение торпед) - 0,1÷2,0 кГц. Излучатель может включать 2 или 4 вертикально расположенных гидроакустических модуля (масса буксируемого заглубителя - 1,25 т). Излучающие гидроакустические модули обеспечивают высокий уровень мощности и полосу частот около 1 октавы. Длина ГПБА может составлять 12 или 46 м (32 или 128 гидрофонов «триплетного» типа). Длина тяжелого грузонесущего кабеля-900 м, а легкого кабеля - 300 м. Предельная скорость буксировки - 35 узл., однако, рабочая скорость, по-видимому, не превышает 15 узл. Кроме того, модификация с максимальной комплектацией (с 4 излучающими модулями) входит в состав ГАК 2087 ВМС Великобритании. В рамках концепции LFVDS фирмой Thales разработана модификация ГАС с ГПБА CAPTAS Nano, предназначенной для установки на НК малого водоизмещения. Отличительной особенностью является использование горизонтального линейного буксируемого излучателя, что существенно сокращает массогабаритные характеристики, но снижает эффективность обнаружения целей в мелком море (отсутствие направленности в вертикальной плоскости).

Диапазон частот гидролокации (обнаружение ПЛ) - 0,95÷2,1 кГц, диапазон частот шумопеленгования (обнаружение торпед) - 0,1÷2,0 кГц. Излучатель может включать 2 или 4 вертикально расположенных гидроакустических модуля (масса буксируемого заглубителя - 1,25 т). Излучающие гидроакустические модули обеспечивают высокий уровень мощности и полосу частот около 1 октавы. Длина ГПБА может составлять 12 или 46 м (32 или 128 гидрофонов «триплетного» типа). Длина тяжелого грузонесущего кабеля-900 м, а легкого кабеля-300 м.

Рис. 6.14. Заглубитель-излучатель и отрезок ГПБА с «триплетными» приемниками ГАС CAPTAS (ВМС Франции)	Рис. 6.15. Пространственная диаграмма направленности ГПБА шумопеленгаторной ГАС TAS (ВМС Германии).

Предельная скорость буксировки-35 узл., однако, рабочая скорость, по-видимому, не превышает 15 узл. На рис. 6.16 показаны конструкции гидроакустических элементов – гидроакустических излучателей типа Diabolo, которые используются также в составе радиогидроакустических буев ВМС Франции; гидрофоны и отрезок ГПБА «триплетного» типа.

Гидроакустический преобразователь типа Diabolo	Гидрофон «триплетного» типа	Отрезок «триплетной» антенны
Рис. 6.16. Гидроакустические элементы буксируемой части ГАС CAPTAS

На рис. 6.17 и 6.18 показаны схемы буксировки ГАС с ГПБА CAPTAS-20(с 2 излучающими модулями) и CAPTAS Nano.

Активно-пассивная ГАС с ГПБА отечественной разработки «Виньетка-ЭМ» также имеет в своем составе «однолинейную» ГПБА, но устранение неоднозначности обеспечивается только специальным маневрированием НК-носителя. Длина ГПБА-до 276 м, диаметр -55 мм, длина тяжелого кабеля - до 900 м, глубина погружения – до 600 м, максимальная скорость буксировки -25 узл. (рабочая скорость буксировки в режиме эхопеленгования - 14 узл., в режиме шумопеленгования - 8 узл.). Масса буксируемого излучателя - 900 кГ, размеры: высота - 1,6 м; длина - 1,5 м; ширина - 0,92 м; Время постановки-выборки буксируемой части- не более 50 мин. Приборный состав ГАС «Виньетка-ЭМ» представлен на рис. 6.19.

Рис. 6.19. Приборный состав ГАС «Виньетка-ЭМ».

На рис. 6.20 и 6.21 показаны типовой графический кадр на индикаторе в режиме шумопеленгования (ШП) и внешний вид заглубителя-излучателя

Рис. 6.20. Графический кадр отображения в режиме ШП: слева- дискретные составляющие спектра в функции курсового угла; справа - сплошная часть спектра шумоизлучения в функции времени и курсового угла.

Рис.6.21. Элементы буксируемой части ГАС «Виньетка-ЭМ»: слева - излучатель; в центре – заглубитель, справа –отрезок ГПБА.

В отличие от рассмотренных выше станций, активно-пассивные ГАС американской и немецкой разработки LFATS и ACTAS (ASA-92) имеют в своем составе многолинейную («сдвоенную») ГПБА для устранения неоднозначности пеленгования.

Рис.6.22. Внешний вид спускоподъемного устройства ГАС LFATS.	Рис. 6.23. Постановка буксируемого носителя ГАС LFATS.

ГАС LFATS предназначена для установки на фрегаты, корветы и патрульные катера. Решает задачи обнаружения, классификации и сопровождения целей, предупреждения о торпедной угрозе. Для устранения право-левосторонней неоднозначности используется многолинейная ГПБА (2 или 4 линии) и направленное излучение. Работает на частоте эхопеленгования 1,38 кГц. Излучатель состоит из 16 высокоэффективных компактных элементов. В состав бортовой аппаратуры входят 2 усилителя мощности и пультовой прибор. Размер заглубителя-излучателя 2,4*2,4*2,0 м, масса 3,2 т. Рабочая скорость буксировки 2-15 узл., предельная-30 узл. Глубина погружения ГПБА-до 300 м (на скорости 15 узл до 130 м). В системе используются COTS компоненты.

Рис.6.23. Приборный состав ГАС LFATS.

	Рис.6.24. Внешний вид приборов ГАС LFATS.

ГАС ACTAS (ASA-92) предназначена для установки на фрегаты и эсминцы; Решаемые задачи - аналогичны ГАС LFATS. ГПБА - двухлинейная, длина 80 м, масса 280 кГ, глубина буксировки 20-350 м. Может использоваться подкильный излучатель или буксируемый излучатель эллиптической формы (длина-1,4 м; высота-1,0 м). Масса буксируемого тела 800 или 1080 кГ. В станции 2 эталона частот эхопеленгования, диапазон частот ШП - 0,05-2,5 кГц. Предусмотрено использование тонального и частотно-модулированного сигнала. Объем аппаратной части - 4 приборных шкафа.

6.4. Обтекатели гидроакустических антенн

Назначение обтекателя — защита антенны от механического воздействия набегающего водного потока и от помех гидродинамической природы. Требования, предъявляемые к обтекателю, противоречивы. С одной сто­роны, являясь элементом корпуса корабля, обтекатель должен обладать дос­таточной прочностью. Он должен быть рассчитан на статические и динами­ческие, в том числе ударные нагрузки, возникающие при движении кораб­ля, его качке, при плавании во льдах, при швартовке в неблагоприятных погодных условиях и т. п. С другой стороны, обтекатель должен быть аку­стически прозрачным, не приводить к значительным потерям сигнала, не искажать ХН антенны, обеспечивая минимальные отражение и рефракцию звуковых волн при их прохождении сквозь обтекатель.

Конструкторско-технологические и акустические характеристики обте­кателя (размеры, форма, прочность, звукопрозрачность) оказывают непо­средственное влияние на эффективность работы ГАК и ГАС и на их основ­ные ТТХ. В частности, неправильный выбор формы обтекателя может при­вести к появлению переотражений сигнала от внутренних стенок обтекателя и, как следствие, к ложным отметкам целей на индикаторе ГАК. Недоста­точная жесткость обтекателя может явиться причиной возбуждения вибра­ций оболочки и возникновения дополнительной акустической помехи для ГАК («собственный шум обтекателя»). Недостаточная звукопрозрачность обтекателя искажает ХН антенны, а также затрудняет адаптивное подавле­ние помех от локальных источников («мешающих целей»).

С учетом отмеченных факторов становится понятным, что создание оп­тимальной конструкции обтекателя — важный обязательный аспект про­цесса системотехнического проектирования корабля по критерию «ко­рабль-ГАК». Обтекатели должны удовлетворять многим требованиям, основные из которых акустические и механические. Кроме того, необходимо учитывать также требования технологичности из­готовления, массогабаритные и стоимостные ограничения. В аку­стическом отношении конструкция обтекателей должна обеспе­чивать высокую звукопрозрачность на рабочих частотах ГАС, малошумность самого обтекателя, а также малое влияние на форму характеристики направленности.

Звукопрозрачность - важнейший параметр оболочки обтека­теля. Так, если коэффициент прохождения через оболочку со­ставляет по давлению величину а, то по мощности это составляет а², а для гидролокатора а⁴, т. е. если величина а составляет 0,9, то в активном режиме только на обтекателе теряется 35 % акустической энергии. Если при этом учесть, что реверберационная помеха ослабляется обтекателем лишь в а² раз, а шумо­вая помеха ближнего поля попадает непосредственно на ан­тенну, становится ясной степень влияние звукопрозрачности обтекателя на дальность действия ГАС.

Звукопрозрачность обтекателя снижается, если между по­верхностью стальной оболочки и воды помещается воздушная пленка даже незначительной толщины, порядка 1 мкм. Этот факт объясняет высокие отражающие свойства оболочек из пористой резины, пористого эбонита и других материалов, при­меняемых в качестве экранов. Нежелательное влияние воздуш­ных примесей на поверхности обтекателя устраняется проведе­нием специальных мероприятий по деаэрации поверхностей излучения, удаления грязи и смазки и т. д.

Малошумность обтекателя обеспечивается применением меро­приятий по снижению влияния вибрации корпуса корабля, пере­дающихся на антенну в виде структурной помехи, уменьшению гидродинамических помех за счет набегающего потока воды на обтекатель, снижению уровня шума в камере обтекателя, возни­кающего при кавитации на неровностях оболочки. Можно для этих целей применять различные вибродемпфирующие, звуко­поглощающие покрытия той части обтекателя, от которой не требуется высокой звукопрозрачности. Примером применения таких покрытий являются конструкции обтекателей, где лишь часть обтекателя звукопрозрачна, а большая величина коэффициента прохождения обеспечивается применением «звукопрозрачных окон» в оболочке, имеющих толщину, значительно меньшую по сравнению с общей тол­щиной.

Влияние оболочки обтекателя на форму ХН определяется искажениями формируемого акустического поля по амплитуде и фазе, вызванными возникновением отражений от внутренней поверхности обтекателя и их взаимодействием с основным аку­стическим полем, формируемым антенной. Эти искажения могут уменьшать коэффициент концентрации, ухудшать точность пе­ленгования, приводить к ошибкам пеленгования, увеличению уровня дополнительных максимумов ХН. Снижение влияния этих факторов может быть достигнуто рациональным проектированием формы обтекателя, выбором материала оболочки и ее конструкции, соответствующей техно­логией изготовления.

Механические требования обусловлены обеспечением необ­ходимой прочности обтекателя при достаточно хороших гидро­динамических качествах, не снижающих скоростей корабля-носителя. Поверхность обтекателя должна быть гладкой, без выступов во избежание образования кавитационных областей на обтекателе. Противоречивость акустических и механических требований обусловила разнообразие конструкций обтекателей современных ГАС и материалов, из которых они изготовляются. Очевидно, что в качестве материалов желательно выбирать вещества, у которых волновое сопротивление близко к волновому сопро­тивлению воды. Такими свойствами обладают, например некоторые сорта резин, так называемые «резины с», составлен­ные из почти чистого каучука или почти чистого пербутана без наполнителя, имеющие свойства, очень близкие к свойствам воды. Такие резины обладают хорошей стойкостью к действию различных масел и других химических веществ. Из таких резин выполнены, например, прозрачные окна в обтекателях амери­канских гидролокаторов и кожухи некоторых пьезоэлектриче­ских излучателей.

Использование в современных ГАС низких рабочих частот и связанное с этим резкое увеличение габаритов антенн (диа­метры цилиндрических антенн достигают на надводных кораб­лях нескольких метров) привело к отказу от размещения антенн па поворотно-выдвижных устройствах. Местом расположения антенн современных ГАС была избрана носовая оконечность корабля, изготовляемая в виде бульбообразной наделки, как показано на рисунке. Подобные обтекатели, устанавливаемые на американских кораблях, имеют длину около 15 м, ширину 5,4 м, высоту 3 м. Гидролокаторы с такими обтекателями имеют ряд преимуществ перед другими конструкциями. Во-первых, антенна максимально удалена от винтов источника помех ра­боте ГАС. Во-вторых, антенна ГАС располагается вне турбу­лентного слоя, в самом «тихом» ме­сте на корабле, где поток развет­вляется. В-третьих, такая форма не увеличивает, а снижает, как оказа­лось, сопротивление движению корпу­са корабля и уменьшает килевую качку. По этой причине бульбообразные наделки стали устанавливать даже на кораблях, вообще не имеющих ГАС.

Необходимость наличия антенного обтекателя была понята не сразу. В начале Второй мировой войны гидролокаторы эсминцев ВМС США ис­пользовали мощные магнитострикционные излучатели, тем не менее они значительно уступали по дальности действия английским гидролокаторам, в которых применялись сравнительно маломощные кварцевые излучатели, но защищенные обтекателем. Однако уже к 1944 г. на кораблях ВМС США использовались стационарные и выдвижные обтекатели. Структурные эле­менты обтекателя и связанные с ними физические явления показаны на рис. 6.25.

Рис. 6.25. Круг акустических проблем, связанных с обтекателем корабельной ГАС.

1 — тыльный экран антенной выгородки; 2 — гидроакустическая антенна; 3 — корпус корабля со зву­копоглощающим покрытием; 4 — помеха, распространяющаяся по корпусу корабля (структурная поме­ха); 5 — обтекатель; 6 — гидродинамическая помеха; 7 — рефракция сигнала на обтекателе; 8 — поме­ха от винтов корабля, распространяющаяся водным путем; 9 — отражения от кормовой переборки ан­тенной выгородки; 10 — помеха, обусловленная локальным возбуждением оболочки обтекателя вследствие «явления совпадающих углов» (Coincidence Angle Phenomena); 11 — эффект обрастания об­текателя; 12 — эффект реверберации звука в обтекателе; 13 — явление кавитации звука на оболочке об­текателя; 14 — потери звука при прохождении через обтекатель.

Тыльный поглощающий экран выполняет одновременно три функции: ослабляет отражения от кормовой переборки антенной выгородки, чтобы исключить появление ложных целей на индикаторе ГАК, чему дополнительно способствует наклон поверхности экрана по отношению к вертикали; защищает антенну от корабельных акустических помех, воздействую­щих на нее с кормовых направлений; ослабляет переотражения от стенок антенной выгородки и звукопрозрачного окна обтекателя.

Конструкция экрана акустически изолирована от корпуса корабля с по­мощью амортизаторов. Известно, что существенный вклад в результирую­щую акустическую помеху работе ГАК вносит структурная компонента. Для ее подавления на корпусные конструкции корабля наносится звукоизо­лирующее покрытие. Звукопрозрачное окно обтекателя должно обеспечить прохождение полезного сигнала с минимальными потерями. Может соз­даться ложное представление, что это не так уж и критично, поскольку по­тери для сигнала и для помех одинаковы и, следовательно, их соотношение не изменится. Однако наличие других составляющих помехи, прежде всего структурной, вынуждает стремиться к максимальной прозрачности окна. При этом одновременно будет минимизирована рефракция сигнала на обте­кателе и тем самым минимизированы ошибки пеленгования цели. Высокая звукопрозрачность обтекателя необходима, как отмечалось выше, и для эф­фективного адаптивного подавления локальных помех. При недостаточной звукопрозрачности обтекателя локальная помеха частично утрачивает свои когерентные свойства, превращаясь в диффузный (по пространству) шум, что затрудняет адаптивное подавление помехи. Явление обрастания обтека­теля ведет к росту турбулентности обтекающего потока (к увеличению уровня гидродинамической помехи) и одновременно — к снижению звукопрозрачности обтекателя. Применение специальных противообрастающих красок или покрытие обтекателя эластомером позволяют снизить указан­ные нежелательные эффекты. Появление при турбулентном обтекании ло­кальных областей пониженного давления может порождать кавитацию. Она сопровождается акустической эмиссией (кавитационный шум), приводящей к росту акустической помехи.

Конструкция и материал обтекателя, прежде всего его звукопрозрачного окна, претерпели значительную эволюцию. До конца Второй мировой вой­ны преимущественное распространение имели однослойные обтекатели в виде металлического каркаса, покрытого тонким (несколько миллиметров) листом нержавеющей стали. Все обтекатели были заполнены жидкостью и, как правило, были водопроницаемыми. Однако имелись и герметич­ные конструкции. Однослойным обтекателям с развитым реберным набо­ром была присуща значительная акустическая неоднородность. Обуслов­ленные ею амплитудно-фазовые искажения сигнала стали неприемлемыми в 1950-х гг., когда на кораблях появились новые ГАС с улучшенными ТТХ. За рубежом в результате проведенных исследований по усовершенствова­нию обтекателя была создана двухслойная конструкция, в которой две обо­лочки из нержавеющей стали соединены ребрами жесткости. В целом стальные обтекатели обладали рядом положительных качеств: достаточной прочностью, необходимой технологичностью на стадиях изготовления и ус­тановки на корабль, малой стоимостью. Указанные достоинства в полной мере были свойственны лишь однослойной и, в меньшей степени, двух­слойной конструкции, в которой по технологическим причинам было труд­но обеспечить требуемую кривизну оболочки в двух плоскостях. Сущест­венным недостатком обеих конструкций обтекателя было появление допол­нительных акустических помех работе ГАС при деформации оболочки на интервалах между ребрами. Предпосылкой появления таких деформаций, например вмятин, в результате взрывных и других ударных нагрузок слу­жила большая жесткость стальной конструкции обтекателя.

Характерно, что первые конструкции обтекателей для подкильных ан­тенн ГАС НК не имели акустических экранов в кормовом секторе углов с целью защиты антенны от шума винтов собственного корабля. Во всех об­текателях более поздних моделей такие защитные экраны (Cofferdam) были уже предусмотрены. Поиск новых звукопрозрачных материалов привел к созданию обтекате­лей из резины, армированной металлическими элементами. Такие обтекате­ли используются на некоторых кораблях по настоящее время. Резиноармированные обтекатели имеют по сравнению со стальными лучшие парамет­ры, в частности: меньшие потери сигнала при его прохождении через обтекатель; меньшие переотражения сигнала от внутренних стенок обтекателя; более низкий уровень «собственных шумов» по крайней мере до момен­та, когда начинается деформация самой резиноармированной оболочки; повышенная износоустойчивость; повышенная устойчивость к повреждениям и т.п.

Однако наряду с несомненными акустическими и эксплуатационными преимуществами резиноармированным обтекателям свойственны и опреде­ленные технологические недостатки, проявляющиеся на стадиях проекти­рования, изготовления и эксплуатации. В частности, требуется преодолеть значительные трудности, если необходимо изготовить крупногабаритный обтекатель в виде поверхности двойной кривизны с жесткими допусками, обеспечивающими минимальные искажения ХН антенны. При этом очень высокой оказывается стоимость технологической оснастки. Для сохранения формы обтекателя при движении надводного корабля, когда на обтекатель воздействует гидродинамический напор, в антенной выгородке необходимо создать противодавление. Определенные сложности требуется преодолеть для обеспечения доступа к антенне при нахождении корабля «на пла­ву», поскольку существует опасность «схлопывания» обтекателя под воз­действием наружного гидростатического давления. Приведем в качестве примера некоторые параметры резиноармированного обтекателя антенны широко используемой на кораблях ВМС США ГАС AN/SQS-26CX: разме­ры 11.3x6.0x3.0 м; толщина стенки 25 мм; вес 8.6 т; допустимое давление на оболочку 5.6 кг/см².

Следующим этапом в развитии конструкции обтекателя корабельных ГАС стало использование стеклопластика вначале армированного стальны­ми элементами, а впоследствии - неармированного. В стеклопластиковом обтекателе удачно сочетаются прочность и необходимая устойчивость к подводным ударным нагрузкам. Стеклопластик пригоден для изготовления обтекателя любой формы. Для достижения лучшего сочетания акустиче­ских и гидродинамических свойств может применяться технология формов­ки. В целом, опыт эксплуатации стеклопластиковых обтекателей на кораблях зарубежных ВМС подтвердил их преимущества (акустические, технологические, эксплуатационные) по сравнению с преды­дущими конструкциями.

Обтекатели используются в ГАС шумопеленгования, эхопеленгования и гидроакустической связи. Информация о конкретных количественных па­раметрах обтекателей кораблей зарубежных ВМС в доступной литературе отсутствует. В этой связи целесообразно провести сопоставление характе­ристик различных обтекателей на качественном уровне. В начале 1990-х гг. прошлого столетия в качестве материала для кора­бельных обтекателей стали рассматриваться поликарбонаты (углепласти­ки). Однако, они имеют низкую ударопрочность и, кроме того, могут вы­звать коррозию корпуса корабля.

Перспективы создания обтекателей следующего поколения связывают с использованием композитных материалов, армированных волокнами угля, кевлара, стекла, арамида. В качестве одного из возможных способов достижения плотности, близкой к плотности воды, рассматривалось, например, введе­ние в композитный материал резиновых микросфер. Однако это приводило к снижению ударной прочности материала. Испытывалось несколько ком­позитных материалов: слоистый пластик с однонаправленной ориентацией волокон, слоистый пластик с продольно-поперечной ориента­цией волокон с предварительной пропиткой резиной, текстолиты. Некоторые сорта резин, так называемые «резины с», составлен­ные из почти чистого каучука или почти чистого пербутана без наполнителя, имеющие свойства, очень близкие к свойствам воды. Такие резины обладают хорошей стойкостью к действию различных масел и других химических веществ. Из таких резин выполнены, например, прозрачные окна в обтекателях амери­канских гидролокаторов и кожухи некоторых пьезоэлектриче­ских излучателей.

Хорошими акустическими характеристиками при удовлетво­рении соответствующих прочностных требований обладают обте­катели, изготовленные из пластмасс и полиэфирных смол. Из полиэфирных смол производятся стеклопластиковые обтека­тели, как правило, армированные при значительных габаритах. Применяются только те стеклопластики, при изготовлении которых в стекловолокно не попадают пузырьки воздуха, резко ухудшающие акустические качества оболочки по причинам, указанным ранее. По сравнению с металлическими обтекателями пластмассо­вые обладают меньшей шумностью, большей антикоррозийной стойкостью, проще технология изготовления обтекателей слож­ной формы, меньше массы и стоимости. Кроме того, пластмассы обладают широкополосностью, что делает их незаменимыми при работе нескольких ГАС с антеннами в одном обтекателе, как это имеет место на подводных лодках.

Конструкции обтекателей определяются типом носителя, местом установки антенны на носителе, выбранным материалом оболочки и частотным диапазоном ГАС. В ГАС старых образ­цов обтекатели ГАС надводных кораблей располагались на подъемно-поворотном устройстве, размещаемом в первой трети корпуса корабля. Такие обтекатели имеют форму, близкую к каплевидной, и акустически изолированы от корпуса носителя для уменьшения структурных помех. Их основное преимущество в обеспечении безопасности плавания в мелком море и докования в сухом доке. Использование в современных ГАС низких рабочих частот и связанное с этим резкое увеличение габаритов антенн (диа­метры цилиндрических антенн достигают на надводных кораб­лях нескольких метров) привело к отказу от размещения антенн па поворотно-выдвижных устройствах. Местом расположения антенн современных ГАС была избрана носовая оконечность корабля, изготовляемая в виде бульбообразной наделки, как показано на рисунке. Подобные обтекатели, устанавливаемые на американских кораблях, имеют длину около 15 м, ширину 5,4 м, высоту 3 м. Гидролокаторы с такими обтекателями имеют ряд преимуществ перед другими конструкциями. Во-первых, антенна максимально удалена от винтов источника помех ра­боте ГАС. Во-вторых, антенна ГАС располагается вне турбу­лентного слоя, в самом «тихом» ме­сте на корабле, где поток развет­вляется. В-третьих, такая форма не увеличивает, а снижает, как оказа­лось, сопротивление движению корпу­са корабля и уменьшает килевую качку. По этой причине бульбообразные наделки стали устанавливать даже на кораблях, вообще не имеющих ГАС. Неудобства, связанные с увеличением осадки, трудностями при доковании, размещении якорных устройств и некоторые другие вполне устранимы. Обтекатели таких габаритов, которые соответствуют, например, американской ГАС AN/SQS-26, изго­тавливаемые из стальной оболочки с ребрами жесткости, могут иметь массу около 70 т, а подобные же конструкции из неопреновой резины, армированной стальной проволокой, имеют массу до 10 т. Форма обтекателя может поддерживаться также созданием внутри оболочки повышенного давления.

Защита обтекателей от коррозии, взаимодействия с актив­ными веществами, обрастания различными микроорганизмами осуществляется покрытием специального химического состава. Стальные оболочки могут покрываться, например, полиуретановыми, неопреновыми, нейлоновыми и подобными покрытиями, весьма устойчивыми при воздействии мощных турбулентных потоков воды и из-за возникновения кавитации.

Некоторой спецификой обладают обтекатели буксируемых гидролокаторов, предназначенные для уменьшения помех, воз­никающих за счет шума потока, вибраций буксировочного ка­бель-троса и др. Такие конструкции имеют вид обтекаемого тела с крыльями и стабилизатором. Наименьший уровень помех, вос­принимаемых антенной, обеспечивается на носовых курсовых углах, поэтому и основным сектором наблюдения таких гидро­локаторов является носовой. В гидроакустических станциях, использующих протяженные буксируемые гибкие антенны, удаленные от основного источника помех-винтов корабля на значительные расстояния, основными источниками помех являются шумы потока, вибрация, вызывае­мая буксировкой, изменение гидростатического давления в результате вертикальных перемещений антенны и т. д. Хорошее обтекание в таких антеннах обеспечивается поме­щением активных элементов в гибкий шланг, заполненный маслом.

В вертикальных протяженных антеннах особый вид помехи возникает вследствие вибрации кабельной линии в потоке воды. Частота вибраций зависит от скорости потока воды, числа Струхаля, толщины кабеля. Для реальных параметров течения 1 уз, диаметра кабеля 1 см частота дребезжания равна 9 кГц. Этот эффект дополняется электрическими шумами, возни­кающими в результате трения проводников кабеля об изоляцию при изгибах. Кроме того, под влиянием течений, имеющих иногда различные скорости на разных горизонтах, возникают соб­ственные колебания вертикальной линии, как струны на часто­тах, определяемых расстоянием между «закрепленными» точ­ками. При длинных антеннах эти частоты весьма малы. Умень­шения этих помех, по-видимому, можно достичь, применяя спе­циальные обтекатели на поверхности кабеля, соединяющего вертикальную цепочку гидрофонов, а также равномерным рас­пределением массы и плавучести по длине антенны.

Дальнейшее совершенствование обтекателей связано как с поиском приемлемых материалов, так и с улучшением конст­рукции, согласованием с конфигурацией антенны, особенно­стями архитектуры носителя ГАС.

Контрольные вопросы по главе 6:

1. Какие типы антенн применяются в современных ГАС?

2. Какими преимуществами и недостатками обладают различные типы антенн?

3. Как выглядит структурная схема современной ГАС?

4. Общие принципы работы гидролокаторов с подкильными антеннами.

5. Структурная схема и ТТХ ГАС AN/SQS-56.

6. Общие принципы работы гидролокаторов с буксируемыми сосредоточенными антеннами. ГАС DUBV-23D.

7. Общие принципы работы гидролокаторов с гибкими протяженными буксируемыми антеннами

8. Структурная схема и ТТХ ГАС LFATS.

9. Требования к обтекателям ГАС.

10. Материалы, применяемые в обтекателях ГАС и их физические свойства.

11. Каковы тенденции в развитии современных ГАС?