RU2655683C1 - Method of definition of the structure of the hydroacoustic field of technogenic submarine objects from vibrations of the enclosure under the action of dynamic forces - Google Patents

Abstract

FIELD: hydro acoustics.

SUBSTANCE: invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to measure (refine) the structure of the hydroacoustic field (HAF), including the dependences of the HAF on the angle in space and on the distance to the object. Technical result is achieved due to the fact that in the known method, instead of the antenna arrays, in the area of determining the structure of the GAP, there is a source of sound pulses, for example, an explosion of a small charge of explosives, with known volume acceleration; on the underwater facility located in the selected area of the water area, a vibrational response is recorded from the radiation of the pulsed source at the site of action of the known dynamic force, then, during processing, the transmission characteristic of the radiation of the object is found in the region of the location of the pulsed source, then the HAP is measured; to determine the angular dependences of radiation, the object is located at different angles with respect to the pulsed source, for example, by means of its movement along the circumference (circulation), the radiation of the pulsed source is repeated and the HAP measurement every time when the object is at the required angle, in this case, before the measurements are taken in the water area, the object and the pulsed source are located so that the differences in the arrival times of the pulses reflected from the boundaries in comparison with the direct ones would be maximum; using only a vibrational pulse excited by a direct signal from a pulsed source, with appropriate processing, the values of the HAF of the object are obtained without affecting the boundaries of the medium (in unlimited space).

EFFECT: possibility of obtaining data on the structure of HAF in the absence of influence of boundaries, hydro-acoustic conditions and at considerable distances from the object; reduction of material, financial and time costs for conducting measurements; possibility to carry out measurements practically on any water areas; possibility of determining contributions from various sources of HAF within the facility.

1 cl

Description

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения (уточнения) структуры гидроакустического поля (ГАП), в том числе - зависимостей ГАП от угла в пространстве и от расстояния до объекта.The invention relates to the field of hydroacoustics and can be used to measure (refine) the structure of a hydroacoustic field (HAP), including the dependences of HAP on the angle in space and on the distance to the object.

Известен способ (прототип) определения ГАП объектов на акваториях, полигонах, включающий проведение измерения структуры ГАП с помощью стационарных антенных решеток, располагаемых вертикально и (или) горизонтально, возможно на дне водоема, с регистрацией сигналов от антенн на берегу (Клей К., Медвин Г. Акустическая океанография. Основы и применения. Издательство «Мир», М., 1980, с. 525-526).There is a method (prototype) for determining the HAP of objects in water areas, landfills, including measuring the structure of the HAP using stationary antenna arrays located vertically and (or) horizontally, possibly at the bottom of the reservoir, with the registration of signals from antennas on the shore (Clay K., Medvin G. Acoustic Oceanography. Fundamentals and Applications. Mir Publishing House, Moscow, 1980, pp. 525-526).

Установка на дне или в водном слое вертикальных и горизонтальных антенных систем значительно увеличивает стоимость измерений структуры ГАП, привязывает к конкретному полигону, а также ограничивает область измерений ГАП дальностью действия аппаратных средств измерительных комплексов.The installation of vertical and horizontal antenna systems at the bottom or in the water layer significantly increases the cost of measuring the structure of the HAP, attaches it to a specific training ground, and also limits the range of HAP measurements to the range of the hardware of the measuring complexes.

Недостатком вышеуказанного способа является сложность прямого измерения структуры поля в безграничном пространстве при нахождении объекта в водном слое. Вместе с тем возможность измерений поля для безграничного пространства является практически важной, поскольку дает возможность пересчета структуры поля на любых расстояниях от объекта, учесть влияние границ и реальных гидролого-акустических условий. Кроме того, определение ГАП известным способом характеризуется существенными материальными и финансовыми издержками (установка и обслуживание антенных систем, прокладка кабельных сетей до береговых строений и строительство измерительных постов с необходимой береговой инфраструктурой).The disadvantage of the above method is the difficulty of directly measuring the field structure in unlimited space when the object is in the water layer. At the same time, the possibility of measuring the field for unlimited space is practically important, since it makes it possible to recalculate the field structure at any distances from the object, taking into account the influence of boundaries and real hydrological-acoustic conditions. In addition, the definition of HAP in a known manner is characterized by significant material and financial costs (installation and maintenance of antenna systems, laying cable networks to coastal structures and the construction of measuring posts with the necessary coastal infrastructure).

Техническим результатом настоящего изобретения является повышение эффективности, а именно:The technical result of the present invention is to increase efficiency, namely:

- возможность получения данных о структуре ГАП в отсутствие влияния границ, гидролого-акустических условий и на значительных расстояниях от объекта;- the ability to obtain data on the structure of the gap in the absence of the influence of boundaries, hydrological-acoustic conditions and at significant distances from the object;

- уменьшение материальных, финансовых и временных затрат на проведение измерений;- reduction of material, financial and time costs for measurements;

- возможность проведения измерений практически на любых акваториях;- the ability to take measurements in virtually any water area;

- возможность определения вкладов от различных источников ГАП внутри объекта.- the ability to determine contributions from various sources of HAP within the facility.

Технический результат достигается за счет того, что в известном способе вместо антенных решеток в районе определения структуры ГАП располагают источник коротких звуковых импульсов, например, взрывного типа, с известным объемным ускорением; на подводном объекте, расположенном в выбранном районе акватории, регистрируют вибрационный отклик от излучения импульсного источника в месте действия известной динамической силы, затем в процессе обработки находят передаточную характеристику излучения объекта в районе расположения импульсного источника, далее определяют ГАП, для определения угловых зависимостей излучения располагают объект под разными углами относительно импульсного источника, например, с помощью его движения по окружности (циркуляции) и повторяют излучение импульсного источника и определение ГАП каждый раз при нахождении объекта под нужным углом.The technical result is achieved due to the fact that, in the known method, instead of antenna arrays, in the region of determining the HAP structure, a source of short sound pulses, for example, of an explosive type, with a known volume acceleration is located; on an underwater object located in a selected area of the water area, a vibrational response from the radiation of a pulse source is recorded at the site of the known dynamic force, then during the processing, the transfer characteristic of the radiation of the object is found in the area of the pulse source, then the HAP is determined, the object is located to determine the angular dependences of the radiation at different angles with respect to the pulsed source, for example, by means of its movement around the circumference (circulation) and the radiation of impu snogo source and definition of HAP every time when the object under the desired angle.

Сущность изобретения заключается в определении структуры ГАП техногенных подводных объектов в водной среде (акватории, полигоне). Для этого располагают объект в среде на выбранном расстоянии от импульсного источника звука, устанавливают импульсный источник таким образом, чтобы разница во времени прихода к объекту отраженных от границ среды акустических импульсов по сравнению с прямым была бы максимальной. Это позволяет при соответствующей обработке получать значения ГАП объекта без влияния границ (в безграничном пространстве). Затем излучают звуковой импульс и регистрируют вибрационный отклик (ускорения) объекта в местах действия динамических сил, возбуждающих вибрации корпуса.The essence of the invention is to determine the structure of the HAP of technogenic underwater objects in the aquatic environment (water area, landfill). To do this, place the object in the medium at a selected distance from the pulsed sound source, set the pulsed source so that the difference in the time of arrival of acoustic pulses reflected from the boundaries of the medium compared to the direct one is maximum. This allows for appropriate processing to obtain the HAP values of the object without the influence of borders (in unlimited space). Then a sound pulse is emitted and the vibrational response (acceleration) of the object is recorded at the places of action of the dynamic forces exciting the body vibrations.

При обработке получают передаточную характеристику, которая, согласно принципу взаимности, равна отношению спектра вибрационного отклика к спектру объемного ускорения импульсного источника, а ГАП определяют перемножением передаточной характеристики на спектр известной динамической силы, далее получают значения ГАП для различных углов облучения объекта и строят угловые зависимости ГАП объекта в выбранных частотных полосах, как в условиях безграничного пространства. При этом угол излучения определяемого спектра ГАП объекта равен, по принципу взаимности, соответствующему углу облучения.During processing, a transfer characteristic is obtained, which, according to the reciprocity principle, is equal to the ratio of the vibrational response spectrum to the volumetric acceleration spectrum of a pulsed source, and the HAP is determined by multiplying the transfer characteristic by the spectrum of the known dynamic force, then the HAP values are obtained for various object irradiation angles and the angular dependences of the HAP are built object in the selected frequency bands, as in unlimited space. In this case, the radiation angle of the determined HAP spectrum of the object is equal, according to the principle of reciprocity, corresponding to the irradiation angle.

Для получения оценки ГАП с учетом влияния границ среды для измерений используется вибрационный отклик, включающий сумму прямого импульса и отраженных от границ среды.To obtain an estimate of the HAP taking into account the influence of the boundaries of the medium for measurements, a vibrational response is used that includes the sum of the direct pulse and reflected from the boundaries of the medium.

Claims (2)

1. Способ определения структуры гидроакустического поля техногенных подводных объектов от вибраций корпуса под действием динамических сил, включающий проведение измерения структуры ГАП с помощью стационарных антенных решеток, располагаемых вертикально и(или) горизонтально, возможно на дне водоема, с регистрацией сигналов от антенн на берегу, отличающийся тем, что в районе измерений ГАП в точке измерения вместо антенных решеток располагают источник коротких звуковых импульсов с известным объемным ускорением, на подводном объекте, расположенном в выбранном районе акватории, регистрируют вибрационный отклик от излучения импульсного источника в месте действия известной динамической силы, затем в процессе обработки находят передаточную характеристику излучения объекта в районе расположения импульсного источника, которая равна отношению спектра вибрационного отклика к спектру объемного ускорения импульсного источника, далее определяют ГАП перемножением передаточной характеристики на спектр известной динамической силы, для определения угловых зависимостей излучения располагают объект под разными углами относительно импульсного источника, например, с помощью его движения по окружности (циркуляции) и повторяют излучение импульсного источника и определение ГАП каждый раз при нахождении объекта под нужным углом, а после завершения испытаний освобождают акваторию от объекта и импульсного источника.1. The method of determining the structure of the hydroacoustic field of technogenic underwater objects from vibration of the body under the action of dynamic forces, including measuring the structure of the HAP using stationary antenna arrays located vertically and (or) horizontally, possibly at the bottom of the reservoir, with the registration of signals from antennas on the shore, characterized in that in the region of HAP measurements at the measurement point, instead of antenna arrays, a source of short sound pulses with a known volume acceleration is located on an underwater object, located located in the selected area of the water area, the vibrational response from the radiation of the pulse source is recorded at the site of the known dynamic force, then during the processing, the transfer characteristic of the object's radiation in the region of the location of the pulse source is found, which is equal to the ratio of the vibrational response spectrum to the volumetric acceleration spectrum of the pulse source, then determine HAP by multiplying the transfer characteristic by the spectrum of the known dynamic force to determine the angular dependences of the radiation They position the object at different angles with respect to the pulsed source, for example, by using its movement around the circumference (circulation) and repeat the radiation of the pulsed source and the determination of the HAP every time the object is at the desired angle, and after the tests are completed, they free the water area from the object and the pulsed source. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что до проведения измерений ГАП в безграничной среде объект и импульсный источник располагают в акватории так, чтобы разности во временах прихода отраженных от границ импульсов по сравнению с прямым были бы максимальными; используя только вибрационный импульс, возбужденный прямым сигналом от импульсного источника, при соответствующей обработке получают значения ГАП объекта без влияния границ (в безграничном пространстве).2. The method according to p. 1, characterized in that before the HAP measurements in an unlimited environment, the object and the pulsed source are located in the water area so that the differences in the arrival times of pulses reflected from the boundaries would be maximum compared to direct ones; using only a vibrational pulse excited by a direct signal from a pulse source, with appropriate processing, the object HAP values are obtained without the influence of boundaries (in unlimited space).