6.2. Основные параметры гидроакустических антенн

6.2.1. Режим излучения

В общем случае структурная схема тракта излучения имеет вид, изображенный на рис. Электрическое напряжение с выхода задающего генератора (ЗГ) поступает на линию задержки (ЛЗ), с различных отводов ее подается на усилители мощности (УМ), а затем на преобразователи-излучатели (II) антенны.

Структурная схема тракта излучения

Такое или подобное устройство обеспечивает подведение к излучателям антенны напряжений, которые в общем случае могут отличаться друг от друга по амплитуде и времени задержки.

Вариант 5

Общее сведенья о сведенья об обьектах промысла и использ гидроаккуст приборов

Успех работы промыслового флота во многом определяется степенью его оснащенности наиболее эффективными гидроаку¬стическими приборами, позволяющими вести поиск объектов промысла, маневрировать с орудиями лова и одновременно кон¬тролировать их работу. Поиск рыбных скоплений и других объ¬ектов промысла осуществляется гидролокаторами и рыбопоис-ковыми эхолотами на расстоянии нескольких километров вокруг судна и в 1—1,5 км под его килем. Современные средства вос¬произведения и отображения обеспечивают получение одновре-менного кругового обзора подводной обстановки, что позволяет оперативно принимать оптимальные решения по выбору курса и скорости траления, выводу орудий лова на заданную глубину, продолжительности траления и т. д.

Приборы контроля или сетные зонды определяют вертикальное раскрытие трала, глубину хода, степень его заполнения рыбой, что также способствует повышению эффективности промысла. На промысловом флоте используются кабельные и бескабельные сетные зонды. Они устанавливаются на орудиях лова и передают информацию по кабельному или акустическому ка¬налам связи. При добыче глубоководных рыб применяются глу¬боководные рыбопоисковые комплексы.

Подводная обстановка при ведении промысла постоянно ме¬няется. Косяки рыб перемещаются по вертикали и горизонтали с переменными скоростями. Изменяются концентрация рыбных скоплений, протяженность и условия распространения акустиче¬ских волн.

Для повышения эффективности промысла разработаны судо¬вые промысловые и навигационно-промысловые комплексы, в ко¬торых многие задачи решаются с помощью вычислительных уст¬ройств. Для решения навигационных задач и обеспечения без¬опасности мореплавания используются навигационные эхолоты и гидроакустические лаги (для измерения глубины места и ско¬рости судна). Все гидроакустические приборы подразделяются на следующие группы:рыболокаторы, рыбопоисковые эхолоты и рыбопромысловые комплексы;

приборы контроля за работой орудий лова; навигационные эхолоты и лаги.

ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН

Акустические волны при распространении встречают на своем пути морское дно, косяки рыб, поверхность моря и т. д., т. е. среды с разными физическими свойствами. Если поверх­ность раздела двух сред больше длины волны, то акустическая волна частично отражается, а частично проходит в другую среду, меняя при этом направление распространения (рис. 3). Согласно закону отражения а = аь а согласно закону преломле­ния 5Ша/з1Па2 = С1/с₂=п, где п — показатель преломления, с\сч— скорость звука в двух средах, а — угол падения, ач — угол пре­ломления. Равенство углов падения и отражения сохраняется при любых значениях а. Направление распространения отра­женной волны называется зеркальным отражением. Явление от­ражения от разнородных сред используется для измерения глу­бины места, скорости судна и обнаружения объектов промысла.

Энергетическое соотношение падающей и отраженной волн характеризуется коэффициентами отражения, или преломления, ^. Коэффициенты можно выразить через акустическое (волно­вое) сопротивление среды рс, тогда коэффициент <7 =р1С1/р₂<?₂, где рь 2— плотности сред. Если акустические сопротивления сред равны, акустическая энергия первой среды полностью пе­редается второй среде. Если сопротивление первой среды значи­тельно больше второй, то вся падающая энергия отражается в первую среду. Если сопротивления различаются незначи­тельно, то часть акустических волн отражается, а часть перехо­дит во вторую среду. Так, например, если имеются две среды — вода и воздух, то их волновые сопротивления значительно отли­чаются, поэтому практически вся энергия отражается от гра­ницы сред. Если акустические волны падают на морское дно, то отражение их будет различным в зависимости от характера грунта. При падении на каменистый грунт около 80 % энергии отражается, а остальная энергия передается дну. При илистом грунте эти соотношения меняются, т. е. около 20 % энергии отражается, а около 80 % передается дну. Незначителен также ко­эффициент отражения от разреженных скоплений рыб. Если по­верхность на разделе двух сред имеет неровности и размеры этих неровностей соизмеримы с длиной волны, то происходит рассеяние акустической энергии. Такое отражение называется диффузным.

На некоторых судах излучатели (антенны) акустических волн устанавливаются без прорези днища в специальных выго­родках, которые на судах называются -ганками (рис. 4). Такая установка антенн применяется у навигационных эхолотов — приборов для измерения глубины.

Акустические волны при излучении проходят границы раз­дела с разными акустическими сопротивлениями. Условием про­никновения волн за перегородку является равенство акустиче­ских сопротивлений р!С1 = р2С2 = рзСз. Танк заполняется смесью, близкой по сопротивлению морской воде. Главным компонентом

такой смеси является касторовое масло. Акустическое сопротив­ление металлических перегородок значительно отличается от сопротивления морской воды, однако если по толщине обшивки укладывается целое число полуволн 1=пК/2, то обшивка, совер­шая резонансные колебания, передает звук без потерь.

В рыболокаторах антенны устанавливаются в выдвижных устройствах в специальных обтекателях, выполненных из ме­таллических листов, стеклопластика или резины.

Отражение акустических волн от рыб и дру­гих промысловых объектов. Рыбы и другие объекты промысла имеют акустические свойства, отличающиеся от аку­стических свойств водной среды. Акустические волны при встрече с объектами промысла частично отражаются, частично рассеиваются и преломляются. Отраженные сигналы поступают на приемные антенны значительно ослабленными. Уровень эхо-сигналов, выраженный в децибелах, называется силой цели. Она зависит от отражающих свойств объектов. Чем больше размеры цели, тем больше площадь отражения. Отражающие свойства зависят от вида рыб в косяках, концентрации косяков, их протяженности по глубине и горизонту. Акустические волны отражаются от мышц, костей, чешуи рыб. Если рыбы имеют плавательные пузыри, то в этом случае сила цели резко возрас­тает из-за значительного обратного рассеяния. Сила цели может быть приближенно определена по формуле

СЦ=101§(/₂//₁),

где /₂ — интенсивность отраженной волны на расстоянии 1 м от центра цели; /1 — интенсивность падающей на цель волны.

СиЛа цели зависит от размеров рыб. Она изменяется также с изменением частоты акустических волн, так как обратное рас­сеяние объектами промысла несколько уменьшается при умень­шении частоты волны (за счет дифракции) и увеличивается при ее увеличении (дифракция незначительна). Сила цели зависит также от направления, по которому акустические волны падают на объект промысла, длительности импульса и характеристики направленности антенны.

При эхо-локации плотных скоплений рыб в результате мно­гократных отражений от отдельных экземпляров рыб происхо­дит суммирование эхо-сигналов и увеличение их интенсивности. Коэффициент отражения акустических волн от рыб равен при­мерно 15—20 %.

Современная гидроакустическая аппаратура позволяет об­наруживать промысловые объекты, обладающие даже неболь* шой силой цели, и опознавать их на фоне изображений и за­писей морского дна, слоя температурного скачка, примесей и в результате действия различных помех

Геометрическая дальность действия гидроакустических средств — дальность действия гидроакустических средств наблюдения, ограниченная рефракцией звука и определяемая путем геометрического (лучевого) представления акустического поля. В зависимости от гидрологических условий Г. Д. Д. может колебаться в довольно широких пределах для одного и того же района водной среды даже в течение суток. Г. Д. Д. для ближней рефракционной картины не зависит от основных электроакустических параметров гидроакустических станций им б. рассчитана по формулам: (для отрицательной рефракции);  (для положительной рефракции), где Се — скорость звука на уровне, в котором луч горизонтален; Gc — градиент скорости звука; h\ и hz — глубины нахождения источника звука и звукоприемника; Н — глубина полного внутреннего отражения крайнего луча характеристики направленности.