Имитатор подводной лодки содержит последовательно соединенные приемо-усилительный тракт, устройство определения угла прихода сигналов, схему памяти, схему коррекции частотной характеристики и передающий тракт. Кроме того, в имитатор подводной лодки введена схема коррекции фазовой характеристики между схемой коррекции частотной характеристики и передающим трактом. А также схема управления, вход которой соединен с выходом устройства определения угла прихода сигнала, а выход соединен со входами схем коррекции фазовой и частотной характеристик. Технический результат — повышение достоверности имитации эхо-сигнала в зависимости от угла отражения сигналов от цели. 3 ил.
Предлагаемое устройство относится к средствам гидроакустического противодействия (ГПД) и может быть использовано в имитаторах морских целей, например в имитаторе подводной лодки (ПЛ). Эффективность работы имитатора ПЛ определяется степенью соответствия параметров имитируемых им эхо-сигналов параметрам эхо-сигналов, отраженных от реальной подводной лодки.
СИМУЛЯТОР ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ ( UBOAT )
Зарубежные, защищенные патентами США № 3.609.671, МКЛ 340-3Е, №3.610.798, НКЛ. 35-10.4, № 3.316.840, НКЛ 102-66, а также «Имитатор подводной лодки» 21В12 (США), «Самоходный глубоководный имитатор подводной лодки» (Великобритания) и др., имитирующие эхо-сигналы, отраженные от борта ПЛ (в угле ±10°).
Недостатком указанных имитаторов является отсутствие возможности изменений параметров сигнала в тракте имитатора в соответствии с изменениями структуры сигналов при отражении их от реальных целей в зависимости от ракурса облучения цели, т.е. отсутствии возможности имитации корреляционных характеристик эхо-сигнала в зависимости от угла их отражения от цели.
Из известных имитаторов наиболее близким по технической сущности является «Имитатор эхо-сигналов», описанный в патенте США № 3.641.485, НКЛ 340-3K, содержащий приемо-усилительный тракт, устройство определения угла прихода сигналов, схему памяти и передающий тракт. Выходы приемо-усилительного тракта и устройства определения угла прихода сигнала соединены со входом схемы памяти, а выход схемы памяти — с передающим трактом. В указанном имитаторе производится удлинение эхо-сигнала в зависимости от угла прихода сигнала. Недостатком этого имитатора является также отсутствие возможности имитации корреляционных характеристик эхо-сигнала в зависимости от угла отражения эхо-сигналов от цели.
В современных гидролокаторах в режимах активного обнаружения целей все шире находят применение корреляционные методы приема и обработки эхо-сигналов, которые позволяют путем сравнения эхо-сигналов с копиями возможных эхо-сигналов, хранящихся в памяти гидролокатора, помимо определения основных данных о дальности, радиальной скорости цели, производить и классификацию цели по максимальному уровню корреляции, ширине корреляционной функции в зависимости от ракурса цели [см. Простаков А.Л. «Гидроакустика в иностранных флотах». Л., «Судостроение», 1964; Простаков А.Л. «Гидроакустика и корабль». Л., «Судостроение», 1967].
Лучшая игра про подводную лодку! Симулятор подводной лодки 2022 UBOAT Что нового в игре?
Целью настоящего изобретения является имитация корреляционных характеристик эхо-сигналов в зависимости от угла отражения сигнала от цели.
Указанная цель достигается тем, что в имитатор введены корректор частотной характеристики, корректор фазовой характеристики, соединенные между собой последовательно и включенные между выходом схемы памяти и входом передающего тракта, а также схема управления элементами корректоров, вход которой соединен с выходом схемы определения угла прихода сигнала, а выход — по цепям управления со входами схем корректоров частотной и фазовой характеристик. Однако следует отметить, что указанный признак «введение корректора частотной характеристики» нельзя отнести к новому признаку, так как известны имитаторы, содержащие корректор частотной характеристики, предназначенный для выравнивания частотной характеристики тракта.
На фиг.1 представлена амплитудно-частотная характеристика;
на фиг.2 представлены расчетные корреляционные функции;
на фиг.3 — блок-схема предлагаемого устройства.
Влияние частотной и фазовой характеристик в тракте на уровень и форму функции взаимной корреляции исследовано в ряде работ [Ганзинг К.И., Лапицкая И.Ф. Влияние амплитудно-частотных искажений четырехполюсника на функцию взаимной корреляции — «Вопросы радиоэлектроники», ТПС, 1968, №6; Ганзинг К.И., Лапицкая И.Ф. Влияние фазочастотных искажений четырехполюсников на функцию взаимной корреляции — «Вопросы радиоэлектроники», ТПС, 1968, №6]. В качестве примера рассмотрим методику оценки влияния амплитудно-частотной характеристики с равномерным спадом к верхним частотам, показанным на фиг.1, где
S()=d-; q — значение спектральной плотности выходного напряжения сигнала для идеального случая плоской характеристики, равное единице;
— коэффициент спада амплитудно-частотной характеристики;
d — значение спектральной плотности выходного напряжения сигнала на частоте максимального подъема амплитудно-частотной характеристики.
Выражение для расчета функции взаимной корреляции в этом случае будет
Расчетные корреляционные функции для двух амплитудно-частотных характеристик, отличающихся крутизной спада, представлены на фиг.2, где
Таким образом, изменение наклона амплитудно-частотной характеристики в тракте имитатора дает возможность получать различные значения функции взаимной корреляции между входными и выходными сигналами в тракте. Аналогичным образом изменение параметров фазовой характеристики дает возможность изменять уровень и ширину функции взаимной корреляции.
Вводя частотную и фазовую коррекцию в тракте имитатора, получаем наибольшее значение уровня корреляции между сигналами, этот случай соответствует физической картине при отражении сигналов от бортовых углов подводной лодки (блестящая точка). Отключая частотный и фазовый корректоры, либо вводя специально искажения частотной и фазовой характеристик в тракт имитатора, получаем снижение уровня корреляции между входным сигналом и эхо-сигналом на выходе имитатора, что соответствует физической картине при отражении эхо-сигнала от реальной цели при небортовых углах облучения. В простейшем случае количество градаций величины коэффициента корреляции в зависимости от угла прихода сигнала в тракт имитатора может быть сведено к двум, соответствующим включению коррекции частотной и фазовой характеристик и к ее выключению. При этом для изменения уровня корреляции эхо-сигналов в тракте имитатора будет использована имеющаяся неравномерность амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик вследствие неидеальности характеристик приемо-излучающего тракта имитатора.
Блок-схема предлагаемого устройства (см. фиг.3) содержит гидроакустические приемники 1, входные усилители 2, устройство определения угла прихода сигналов 3, схему памяти сигналов 4, корректор частотной характеристики тракта 5, корректор фазовой характеристики тракта 6, усилитель мощности 7, гидроакустический излучатель 8, соединенные последовательно, и схему управления элементами корректоров частотной и фазовой характеристик, вход которой соединен с выходом схемы определения угла прихода сигналов, а выход по цепям управления соединен со входами схем корректоров частотной и фазовой характеристик.
На разнесенные в пространстве гидрофоны приемного устройства 1 поступают сигналы от гидролокатора, усиливаются входными усилителями 2 и далее поступают в устройство определения угла прихода сигнала 3 и в схему памяти 4. Из схемы памяти 4 сигналы поступают в корректоры частотной — 5 и фазовой — 6 характеристик. Далее в усилитель мощности 7 и на излучатель 8. При приеме сигнала гидролокатора и определении, одновременно, угла прихода сигнала в блоке 3 вырабатывается управляющий сигнал, поступающий в схему управления элементами корректоров частотной и фазовой характеристик 9, где осуществляется необходимая коммутация элементов корректоров 5 и 6. После окончания необходимых коммутаций в 9 производится воспроизведение эхо-сигнала из схемы памяти сигнала 4.
Примером реализации частотного корректора может служить мостовая схема на пассивных элементах, сопротивлениях и емкостях.
Примером реализации фазового корректора может служить схема минимально фазового корректора в виде R, C — активной цепи [В.П.Панкратов. Фазовые искажения и их компенсация. М., Изд. «Связь», 1974]. Схема управления может быть выполнена на электронных переключающих схемах или электромеханических реле. Реле или электронные ключи служат для коммутации сопротивлений и емкостей в корректорах по командам блока определения угла прихода сигнала.
Введение корректоров частотной и фазовой характеристик и схемы управления элементами корректоров выгодно отличает предлагаемый имитатор от прототипа, так как такое сочетание признаков дает возможность имитировать корреляционные характеристики эхо-сигналов в зависимости от угла отражения сигналов от цели и тем самым повысить достоверность имитации цели.
Изобретение может быть реализовано во вновь разрабатываемых средствах ГПД.
Имитатор подводной лодки, содержащий последовательно соединенные приемо-усилительный тракт, устройство определения угла прихода сигналов, схему памяти, схему коррекции частотной характеристики и передающий тракт, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности имитации эхо-сигнала в зависимости от угла отражения сигналов от цели, в него введена схема коррекции фазовой характеристики между схемой коррекции частотной характеристики и передающим трактом, а также схема управления, вход которой соединен с выходом устройства определения угла прихода сигнала, а выход соединен со входами схем коррекции фазовой и частотной характеристик.
Источник: patentdb.ru
Самоходный имитатор подводной лодки
Изобретение относится к приборам гидроакустического противодействия, используемым для имитации подводной лодки. Цель — повышение достоверности имитации первичного гидроакустического поля подводной лодки. Цель достигается тем, что в самоходном имитаторе подводной лодки винтовой движитель выполнен в виде удлиненного внутреннего гребного вала, на котором закреплены винты первой стороны вращения, а также второй стороны вращения, на которой дополнительно размещены два радиально расположенных крепления винтов внешнего вала, причем вторые концы каждого из винтов внешнего вала закреплены к внешнему кольцу соответствующего подшипника, кроме того внутренние кольца подшипников закреплены на удлиненном внутреннем валу, причем винты внутреннего вала и винты внешнего вала, чередуясь, размещены по всей длине удлиненного внутреннего вала, расстояние между винтами первой — второй сторон вращения одинаково, а количество пар винтов первой — второй сторон вращения, определяющих величину удлинения валов, равно n2/n1, где n1 — число оборотов в минуту винтов подводной лодки для выбранной скорости применения имитатора заданного проекта подводной лодки; n2 — число оборотов в минуту валов движителя самоходного имитатора подводной лодки заданного проекта, соответствующее выбранной скорости. 1 ил.
Изобретение относится к приборам гидроакустического противодействия (ГПД), в частности к устройствам, имитирующим подводную лодку (ПЛ).
Известен прибор помех AN/BLQ-9 гидроакустическим станциям (ГАС) противолодочного корабля (КПЛО), используемый также для имитации шума (ПЛ). Недостаток AN/BLQ-9 заключается в том, что его малоразмерный высокооборотный движитель излучает шум с дискретными составляющими (ДС), отличающимися от ДС движителя имитируемой ПЛ. Данное отличие (ДС AN/BLQ-9 значительно выше по частоте ДС ПЛ) является классификационным признаком, снижающим достоверность имитации ПЛ прибором AN/BLQ-9.
Известен самоходный имитатор ПЛ (СИПЛ) Мк-30, содержащий корпус торпедообразной формы, в котором расположен источник электроэнергии, подключенный через блок программного управления к приборам ГПД, а также подключенный к электродвигателю, который соединен парой гребных валов с движителем, выполненным из двух соосно разностороннего вращения винтов, закрепленных на соответствующих внутреннем и внешнем гребных валах.
Недостатком прототипа является низкая достоверность имитации первичного гидроакустического поля (ПГАП) ПЛ, т.е. звукопортрета ПЛ. В ПГАП, имитируемое Мк-30, добавляется сильное шумоизлучение движителя, которое отличается от шумоизлучения ПЛ. В результате анализа оператор ГАС КПЛО безошибочно определяет наличие в ПГАП цели шума малоразмерного высокооборотного движителя, характерного для имитатора (СИПЛ), и классифицирует цель как ложную.
Цель изобретения — повышение достоверности имитации (ПГАП) ПЛ.
Цель достигается тем, что в известный СИПЛ, содержащий корпус торпедообразной формы, в котором расположены источник электроэнергии, подключенный через блок программного управления к приборам гидроакустического противодействия, а также подключенный к электродвигателю, который соединен парой гребных валов с движителем, выполненным из двух соосных разностороннего вращения винтов, закрепленных на соответствующих внутреннем и внешнем гребных валах, дополнительно внесены изменения в виде механического устройства излучения ДС, адекватных ПЛ заданного проекта, которое выполнено в виде дополнительно удлиненного внутреннего гребного вала, на котором закреплены N винтов одной стороны вращения, на внешнем гребном валу дополнительно размещены не менее двух радиально расположенных креплений, к которым закреплены лопасти N винтов другой стороны вращения, причем эти винты посажены на подшипники, внутренние кольца которых закреплены на дополнительно удлиненном внутреннем гребном валу, чередуясь с винтами первой стороны вращения по всей его длине, расстояние между винтами первой — второй сторон вращения одинаково, а количество пар винтов первой — второй сторон вращения, определяющих величину удлинения вала, равно n2/n1, где n1 — число оборотов в минуту винтов ПЛ для выбранной скорости вращения заданного проекта ПЛ; n2 — число оборотов в минуту валов движителя СИПЛ заданного проекта (ПЛ), соответствующее выбранной скорости.
Отличительные признаки технического решения: 1) удлинение внутреннего гребного вала для размещения увеличенного количества N винтов одной стороны вращения; 2) дополнительное размещение на внешнем гребном валу не менее двух радиально расположенных креплений, к которым закреплены лопасти N винтов другой стороны вращения, причем эти винты насажены на подшипники, внутренние кольца которых закреплены на дополнительно удлиненном внутреннем гребном валу, чередуясь с винтами первой стороны вращения по всей его длине, при этом расстояние между винтами первой — второй сторон вращения одинаково; 3) количество N пар винтов первой — второй сторон вращения, определяющих величину удлинения вала, и размеры радиально расположенных креплений равны n2/n1, где n1 — число оборотов в минуту винтов ПЛ для выбранной скорости применения заданного проекта ПЛ; n2 — число оборотов в минуту валов движителя самоходного имитатора подводной лодки заданного проекта, соответствующее выбранной скорости. Анализ технического решения показал, что заявляемая совокупность признаков проявляет новые свойства: 1) устранение классификационного признака малоразмерного высокооборотного движителя при сохранении скоростных качеств; 2) частота ДС звукоизлучения адекватна частотам ДС ПЛ заданного проекта для выбранной скорости применения; 3) увеличена объемность источника звукоизлучения (без увеличения размеров винтов за габариты СИПЛ и торпедного аппарата, через который осуществляется его постановка).
На чертеже приведено устройство СИПЛ, где обозначено: 1 — корпус торпедообразной формы; 2 — источник электроэнергии; 3 — блок программного управления;
4 — приборы ГПД;
5 — электродвигатель;
6 — дополнительно удлиненный внутренний гребной вал;
7 — внешний гребной вал;
8-1-N — винты одной стороны вращения;
9 — не менее двух радиально расположенных креплений;
10-1-N — винты другой стороны вращения;
11-1-N — подшипники, внутренние кольца которых закреплены на дополнительно удлиненном внутреннем гребном валу;
12 — первая пара винтов первой-второй сторон вращения;
13 n2/n1 — пара винтов первой-второй сторон вращения.
СИПЛ состоит из корпуса 1 торпедообразной формы в котором расположены источник 2 электроэнергии, подключенный через блок 3 программного управления к приборам 4 ГПД, а также подключенный к электродвигателю 5, который соединен парой гребных валов с винтами, при этом на дополнительно удлиненном внутреннем гребном валу 6 закреплены N-винтов одной стороны 8 вращения, на внешнем гребном валу 7 дополнительно размещены не менее двух радиально расположенных 9 креплений, к которым закреплены лопасти N винтов другой стороны 10 вращения, причем эти винты посажены на подшипники 11, внутренние кольца которых закреплены на дополнительно удлиненном внутреннем гребном валу 6, чередуясь с винтами первой стороны 8 вращения по всей его длине, расстояние между винтами первой-второй сторон вращения одинаково, а количество пар винтов первой-второй сторон вращения, определяющих величину удлинения вала и радиально расположенных креплений 9, равно (целому от деления) n2/n1, где n1 — число оборотов в минуту винтов ПЛ для выбранной скорости применения заданного проекта ПЛ; n2 — число оборотов в минуту валов 6 и 7 движителя СИПЛ заданного проекта, соответствующее выбранной скорости.
Устройство работает следующим образом.
СИПЛ по команде блока 3 программного управления включает приборы 4 ГПД и электродвигатель 5. Электродвигатель 5 вращает пару гребных валов с числом оборотов n1. Движение передается винтам первой-второй сторон вращения, обеспечивая выбранную скорость применения, равную скорости ПЛ заданного проекта, применяющей СИПЛ.
Предлагаемое устройство 1 устраняет классификационный признак малоразмерного высокооборотного движителя; приводит к получению объемного протяженного мощного источника дискретных составляющих соответствующих ДС ПЛ заданного проекта на выбранной скорости (максимально малошумной) применения СИПЛ. Это позволяет повысить достоверность имитации (ПГАП) ПЛ заданного проекта.
САМОХОДНЫЙ ИМИТАТОР ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ, содержащий корпус торпедообразной формы, в котором расположены источник электроэнергии, подключенный через блок программного управления к приборам гидроакустического противодействия, а также подключенный к электродвигателю, который соединен парой гребных валов с движителем, выполненным из двух соосных разностороннего вращения винтов, закрепленных на соответствующих внутреннем и внешнем гребных валах, отличающийся тем, что он дополнен механическим устройством излучения дискретных составляющих, адекватных подводной лодке заданного проекта, которое выполнено в виде дополнительно удлиненного внутреннего вала, на котором закреплены N винтов одной стороны вращения, на внешнем гребном валу дополнительно размещены не менее двух радиально расположенных креплений, к которым закреплены лопасти N винтов другой стороны вращения, причем эти винты посажены на подшипники, внутренние кольца которых закреплены на дополнительно удлиненном внутреннем гребном валу, чередуясь с винтами первой стороны вращения по всей его длине, расстояние между винтами первой-второй сторон вращения одинаково, а количество пар винтов первой-второй сторон вращения, определяющих величину удлинения вала, равно N2/H1, где N1 — число оборотов в 1 мин винтов подводной лодки для выбранной скорости применения заданного проекта подводной лодки, N2 — число оборотов в 1 мин валов движителя самоходного имитатора подводной лодки заданного проекта, соответствующее выбранной скорости.
Источник: findpatent.ru
Имитатор подводной лодки
Имитаторы подводных лодок — плавучие средства постановки помех, воспроизводящие шумы подводной лодки, ультразвуковые излучения, а также имитирующие маневрирование подводной лодки по курсу, скорости и глубине [1] .
Описание
Современные самоходные имитаторы подводных лодок являются сложными и весьма совершенные технические устройства, которые могут воспроизводить как первичное — шумовое, так и вторичное — отражённое акустические поля подводной лодки, имитировать отражающую акустические волны кильватерную струю, а некоторые образцы имитаторов могут воспроизводить и другие физические поля подводной лодки, например магнитное (для воспроизведения магнитного поля подводной лодки, регистрируемого магнитными обнаружителями противолодочных самолётов и вертолётов, за кормой имитатора буксируется протяжённый медный кабель, питаемый электрическим током). Степень правдоподобия воспроизведения физических полей и признаков, демаскирующих подводную лодку, может быть различной, она определяется основным назначением имитатора. Имитаторы, оснащённые программно-аппаратными комплексами, могут осуществлять длительное маневрирование по заранее заданной программе. Всё это делает их весьма эффективным средством противодействия. Эти же свойства обеспечивают успешное применение имитаторов в качестве гидроакустических мишеней при обучении личного состава, в первую очередь акустиков-операторов противолодочных сил. Использование имитаторов в качестве мишеней направлено ко всему прочему на экономию средств при обеспечении боевой подготовки экипажей подводных лодок, кораблей противолодочной борьбы и противолодочной авиации [2] [3] .
Классификация
В зависимости от способа приведения в движение и наличия, либо отсутствия двигательной установки, имитаторы могут быть дрейфующие, буксируемые и самодвижущиеся [1] .
В зависимости от их назначения различают имитаторы подводных лодок как [3]
- Разновидность ложных целей, применяемых в сочетании со средствами гидроакустического подавления (ГПД) для отвлечения противолодочных сил и средств противника, в свою очередь подразделяющиеся на
- запускаемые из торпедных аппаратов настоящих подводных лодок, перед входом их в зону активного противодействия противника, либо в район действий противолодочной авиации противника.
- заходящие своим ходом в охраняемый водный район противника плавсредства в форме мини-субмарин с примитивной двигательной установкой, без команды и оборудования (кроме гидроакустических имитационных средств) на борту, — такого рода мини-субмарины производились компанией «Гудьир» для ВМС США[4] .
Примечания
- ↑ 1,01,1Хвощ В. А. Тактика подводных лодок. — М. : Воениздат, 1989. — С. 36 — 264 с. — ISBN 5-203-00198-7.
- ↑Простаков А. Л.Гидроакустика и корабль. — Л. : Судостроение, 1967. — С. 86 — 201 с.
- ↑ 3,03,1Простаков А. Л.Гидроакустические средства флота. — М. : Воениздат, 1974. — С. 56-60 — 123 с.
- ↑Navy To Get Decoy Submarines. // Air Defense Artillery. — Spring 1983. — No. 2 — P. 54.
Источник: xn--h1ajim.xn--p1ai