Текст книги "Техника и вооружение 2001 08"

Автор книги: Автор Неизвестен

сообщить о нарушении

Текущая страница: 4 (всего у книги 10 страниц)

Радиогидроакустические буи

Современные авиационные РГБ по методу приема информации разделяются на пассивные и активные, по возможности определения направления на объект поиска – на направленные и ненаправленные. Пассивный РГБ определяет только факт наличия подводных шумов. Местоположение цели определяется по данным от нескольких буёв.

Активные РГБ могут иметь командную и программную систему управления. Буи, управляемые с вертолёта, могут быть ненаправленными, дающими информацию только о расстоянии до объекта, и направленными, позволяющими определить пеленг и дальность до него. Буи с программным управлением – только ненаправленные. Они включаются в работу сразу после приводнения или через определённое время.

Независимо от типа буя в качестве источников питания на них используются замачиваемые морской водой электрические источники питания.

С тем чтобы повысить эффективность применяемых акустических средств, экипаж вертолёта, прибыв в назначенный район, сбрасывает батитермографический буй, который позволяет определить гидрологические условия. На основании полученных данных экипаж выбирает заглубление акустической системы буя и устанавлвает его. По сообщениям иностранной печати, вместо ручной установки применяется электронное переключение частоты радиоканала, глубины погружения и времени работы буя. Один из распространённых батитермогра– фических буев – AN/SSQ-36 с датчиком температуры термисторного типа, заглубляемого с вертикальной скоростью 1,5 м/с до 300 м. Максимальное время работы буя – 12 мин, после чего он затапливается.

После анализа гидрологических условий по команде с корабля или по решению экипажа выполняется постановка буев по определённой схеме. Вертикальная скорость снижения буёв уменьшается с помощью парашютной системы или роторного аэродинамического тормоза. Акустическая система буя, связанная с поплавком на кабеле, опускается на заданную глубину, а передатчик информации с антенным устройством после прихода источников питания в рабочее состояние начинает работать в режиме непрерывного излучения. В конце установленного времени затопления шарик из растворимого в морской воде материала растворяется, внутрь буя поступает вода и он затапливается. Для продолжения поиска выставляются дополнительные буи.

Встроенный контейнер с РГБ (слева) и оборудование отсека операторов ОГАС (справа) на вертолёте SH-60 «Си Хок»

К пассивным РГБ ненаправленного действия относятся американские AN/SSQ-41 и AN/SSQ-41B системы «Джезебел», AN/SSQ-57, английские типа 30104, SSQ-904, французские DSTV-4L, 4М, 7Y, TSM-8010 и TSM-8020.

Буи этого типа наиболее просты по конструкции. Установленные в них приёмники ненаправленных акустических колебаний (гидрофон или система гидрофонов) способны обеспечить прослушивание подводных шумов в диапазоне от 0,1 до 10 кГц. Усиленные и преобразованные подводные шумы модулируют несущую частоту передатчика буя, работающего в режиме непрерывного излучения. Спектр шумов передаётся на вертолёт в виде радиосигналов, где они анализируются экипажем с помощью бортовых устройств или передаются на корабль.

Чтобы увеличить количество буёв, на вертолёте разработаны буи с лучшими весогабаритными характеристиками (при сохранении основных параметров). Они имеют в два-три раза меньшие размеры и вес (высота корпуса 305-310 мм против 914 мм и вес 4,5 кг против 9 кг).

Пассивные широкополосные буи типа AN/SSQ-57A предназначаются в основном для замера акустических полей надводных кораблей и ПЛ и спектра шумов моря в данном районе. Для определения уровня гидроакустических шумов в широком диапазоне в схему буя встроен калибратор.

К пассивным направленным буям относятся американские AN/SSQ-53, 53В системы «DIFAR», AN/SSQ-77, AN/SSQ-79, австралийский AN/SSQ-81 и другие. Они определяют пеленг на ПЛ, а также передают принимаемые акустической системой шумы на вертолёт. Для пеленгования применяются различные методы: по максимуму сигнала, фазовый, фазово-амплитудный, корреляционный. Модификация буя AN/SSQ-53B комплектуется трехэлементной акустической антенной из направленных и ненаправленных гидрофонов, устанавливаемых на глубинах 27 и 305 м. За три минуты акустическая система полностью разворачивается и занимает рабочее положение. Буй передает информацию по одному из 99 каналов в диапазоне частот 162-174 мгц. Рабочая полоса принимаемых акустической системой частот – 0,1-2,4 кгц.

Буи направленного действия снабжаются более сложными акустическими системами и передатчиками, поскольку частота их колебаний не только модулируется шумами, но также изменяется в зависимости от положения акустической системы. Отсчёт пеленга производится относительно магнитного меридиана.

Буи AN/SSQ-77 системы VLAD (Vertical Line Array Difar) имеют вертикальную линейную гидроакустическую антенну – базу из девяти ненаправленных и двух направленных гидрофонов, что повышает чувствительность и повышает вероятность выделения полезного сигнала на фоне помех. Это первый буй, в котором экипаж выбирает частоту радиоканала информации в полёте по своему усмотрению. Это стало возможным благодаря использованию в РГБ синтезаторов сетки частот вместо кварцевых генераторов частоты.

Буи типа AN/SSQ-79 также комплектуются вертикальной акустической антенной, снабжаются накопительным устройством. В канале информации буя используется цифровая форма передачи данных.

К активным ненаправленным буям ВМС США относятся AN/SSQ-47A, В, AN/SSQ-50B (с командным управлением) системы CASS и DIKASS, английские SSQ-9478. Их обычно применяют для поиска малошумных ПЛ в районе ограниченных размеров, классификации контакта и его восстановления при небольшом времени запаздывания вертолёта с выходом в точку первичного обнаружения ПЛ. Буи излучают акустическую посылку, после чего переключаются (переводятся) на приём. Расстояние до цели измеряется по времени прохождения сигналов и известной скорости распространения звука в воде, измеренной с помощью батитер-мографического буя. Разность частот излучаемого и принимаемого сигналов используется также для определения радиальной составляющей скорости ПЛ.

Буи AN/SSQ-47B начинают излучать зондирующие импульсы в течение 30 мин сразу после приводнения. Для исключения помех по гидроакустическому тракту возможно одновременное применение до шести буёв. Передатчики канала информации используют 12 заранее установленных частот.

Акустическая система телеуправляемого с вертолёта буя AN/SSQ-50B погружается на глубину 18 или 457 м, для повышения скрытности и повышения времени работоспособности буя зондирующий импульс очень короткий.

Активные направленные буи, как следует из их названия, измеряют и магнитный пеленг цели. К таким буям относятся AN/SSQ-62B системы DICASS, предназначенные для замены AN/SSQ-47 и 47В и РГБ AN/SSQ-75 с улучшенными характеристиками, обеспечивающими обнаружение ПЛ на глубинах более 450 м в зоне образования подводного звукового канала.

Вероятность правильной классификации контакта и дальность обнаружения современных ПЛ находится в прямой зависимости от метода передачи информации от буёв, совершенства аппаратуры, применяемой для обработки, и, безусловно, во всех случаях от степени обученности экипажа.

Принятые за рубежом вертолётные системы позволяют производить обработку информации от нескольких буёв одновременно. Как правило, принятые сигналы анализируются и отображаются на дисплее оператора. Запомненные шумы сравниваются с сигнатурами целей, хранящимися в постоянном запоминающем устройстве ЦВМ, способной классифицировать и идентифицировать полученные от буев шумы. Существенную роль в процессе идентификации играет спектральный анализ, однако окончательное решение о достоверности контакта принимает оператор.

Вертолёт «Си Кинг» английских ВМС в полете на режиме висения с ОГАС

Французский противолодочный вертолёт «Супер Фрелон» с ОГАС

Первоначально на вертолётах устанавливались приёмники сигналов буёв AN/ARR-75 и R-165/ARA и устройство магнитной записи. Впоследствии было разработано более совершенное приёмное устройство AN/ARR-78. В начале 80-х годов в состав бортового устройства были введен акустический процессор AN/AQA-7, обеспечивающий обработку сигналов буев DIFAR (пеленгование и локализация обнаруженных ПЛ пассивными направленными буями AN/SSQ-53A H.AN/SSQ-77) и DIKASS (уточнение местоположения ПЛ перед применением средств поражения или для слежения активными направленными буями AN/SSQ-62, AN/SSQ-75).

Система AN/AQA-7 обеспечивает одновременный прием информации по восьми пассивным каналам, двум активным каналам ненаправленных буёв и от одного буя направленного действия.

На вертолётах системы «Лэмпс» Mk. III установлен более совершенный процессор AN/UYS-1 «Протей» фирмы IBM и две штатные бортовые ЭВМ AN/AYK-14 фирмы Контроул Дейта с емкостью памяти 98 тыс. слов, управляющие всей системой и информационной мультиплексной шиной. На корабле имеется такой же процессор «Протей», но емкостью 750 тыс. слов. Кроме того, на корабле собирается более полная информация о противолодочной обстановке в целом. Поэтому всегда предпочтительнее полученную вертолётом информацию передавать для обработки на взаимодействующий корабль. «Протей» обеспечивает обработку информации от большего количества буёв, чем AN/AQA-7.

В 1982 г. в ВМС Канады на вооружение вертолётов СН-124А «Си Кинг» принят процессор AN/UYS-502(V) «Калипсо», разработанный фирмой «Эмерсон электроник» (США). Сигналы нескольких буёв любого типа обрабатываются одновременно в цифровой форме. «Калипсо» имеет модульное построение и сопрягается с любой многофункциональной бортовой ЦВМ.

Другая канадская фирма разработала процессорную систему SBP-1-1, обеспечивающую обработку до 16 буёв различного типа. В состав системы входят четыре отдельных процессора, демультиплексор, сопрягающий цифровые каналы со стандартными аналоговыми приёмниками сигналов буёв. Масса аппаратуры всего лишь 20 кг.

На вооружении английских вертолётов «Си Кинг» состоит облегчённая система обработки и индикации акустических сигналов AQS-902 LAPADS (Light Weight Acoustic Processing and Display System). В системе применяются два 1б-канальных приёмных устройства. Первое обеспечивает управление системой, а второе – спектральный анализ с помощью метода быстрого преобразования Фурье и оценку энергетических уровней сигналов от буёв. Метод Фурье позволяет осуществлять оптимальную фильтрацию и выделение принятого сигнала на фоне шумов. Уровень сигнала усредняется за короткий период времени. Процесс повторяется постоянно с высокой скоростью. В результате этого достигается накопление постоянно появляющихся сигналов и их выделение на фоне помех.

Фирмой Маркони разработана ; более совершенная система AQS-903 для вертолета ЕН-101, скорость обработки информации в которой существенно превышает возможности предшествующих систем.

Для вооружения французских вертолётов, не использующих активные буи, разработана система ТСМ-8210, которая с 1987 г. устанавливалась на вертолётах AS.332F «Супер Пума». Еще более совершенной моделью является TSM-8230, обеспечивающая обработку информации от ОГАС и до восьми буёв.

Системы обработки информации от буёв отличаются сложностью конструкции, довольно большим временем, затрачиваемым на анализ информации, но несмотря на это, обеспечивают существенное увеличение вероятности выделения шумов ПЛ на фоне помех. О важности, которая придается подобным системам, свидетельствует их постоянное совершенствование.

Гидроакустические станции

Многие противолодочные вертолёты, преимущественно используемые с малых кораблей, оснащены опускаемыми гидроакустическими станциями. Некоторые вертолёты, наряду с ОГАС, имеют также и радиогидроакустические системы. Современные достижения в области технологии позволяют создать современные гидроакустические станции, пригодные для установки на вертолёты всех типов, независимо от их полётного веса (вес первых ОГАС достигал 500 кг). Назначение ОГАС – прослушивание водной среды при поиске ПЛ. Часть аппаратуры станции размещается на борту вертолёта, а другая – в опускном устройстве, заглубляемом с вертолёта в режиме висения.

Поиск ПЛ вертолёты производят путём последовательного обследования водной среды из точек висения, расположенных в определённом порядке. Обычно вертолёт зависает на высоте 10-15 м над водной поверхностью и заглубляет опускное устройство (акустическую антенну) на оптимальную глубину (до 450 м). Если объект поиска не обнаружен, то производится перелёт в очередную точку зависания.

Вертолётные гидроакустические станции за рубежом производят в основном три фирмы: Бендикс (США), Плесси (Англия), и Синтра-Алькатель (ФРГ). При их создании учитывался опыт конструирования и эксплуатации корабельных гидроакустических станций, использовались также идеи, реализованные в конструкции буёв.

Большинство современных ОГАС работают как в пассивном, так и в активном режимах, именуемых соответственно режимами шумопеленгования (ШП) и эхо-пеленгования (ЭП). Однако имеющийся в ОГАС режим ШП из-за малой шумности современных ПЛ и необходимости сложного оборудования для обработки и выделения полезного сигнала на фоне помех, применяется ограниченно, и, хотя это и сопряжено с рядом неудобств, предпочтение отдается режиму ЭП. При использовании станции в этом режиме после заглубления подъёмно-опускного устройства ОГАС включается в режим излучения – формируется довольно мощная акустическая посылка определённой формы и длительности (от 3 до 200 мс), в зависимости от типа ОГАС, режима работы, условий. Дальность до цели обычно не превышает 5000-6000 м в зависимости от условий поиска и определяется по времени от излучения импульса до приёма отражённого сигнала. Однако с появлением современных малошумящих ПЛ эти дальности существенно снизились. Можно предполагать, что с переводом ОГАС на низкие частоты, дальности обнаружения ПЛ в режиме ШП возрастут.

По принятому методу обследования пространства в горизонтальной плоскости различают ОГАС шагового поиска и кругового обзора. При шаговом поиске акустический сигнал излучается передающей антенной в определённом секторе. Антенна остается в этом положении в течение времени, необходимого для прохождения акустической волной расстояния, равного двойной дальности действия ОГАС. В течение этого времени включено приёмное устройство. Если контакт не установлен, то антенна (диаграмма) автоматически перемещается относительно вертикальной оси на ширину главного максимума характеристики направленности, и производится новая посылка. И так, шаг за шагом, последовательно просматривается весь горизонт (сектор). Очевидно, что с применением подобного метода, особенно при большой дальности станции и диаграмме направленности шириной 25-30 град; на круговое обследование потребуется очень много времени. Водная среда обследуется последовательно по секторам, а не весь горизонт одновременно, Поэтому станции шагового поиска применяются ограниченно, причём для сокращения времени обследования ширину обследуемого сектора увеличили до 60-90 град.

В ОГАС с круговым обзором акустическая посылка излучается по всему горизонту одновременно, после чего осуществляется круговой приём эхо-сигналов. В этом случае наблюдаются все объекты, находящиеся в пределах дальности ОГАС.

На противолодочных (многоцелевых) вертолётах военно-морских сил США и НАТО находятся ОГАС американского производства AN/AQS-13 (модификации А, В, С, D, Е, F, AN/AQS-18); английские – тип 195, Hisos-1; французские HS-12, DUAV-4 с последующими модификациями и другие. Большинство этих.ОГАС снабжены сложными системами датчиков со схемами формирования лучей и позволяют за одну– две посылки обнаружить ПЛ, определить её пеленг, дальность и скорость движения.

Опускаемая гидроакустическая станция AN/AQS-13A поступила на замену ОГАС AN/AQS-10, выпускавшейся с 1955 г. Она имеет несколько модификаций на основе базовой модели. В одной из последних её модификациях AN/AQS-13F используются частоты 9,5-10,5 кГц. При поиске ПЛ станция может работать в режиме ШП и ЭП, а также в режиме звукоподводной связи телефоном или телеграфом (только станция AN/AQS-13A).

Начиная с модификации AN/AQS-13B, станции для улучшения условий выделения полезного сигнала и устранения ложных целей с экрана индикатора могут дополняться адаптивным процессором APS (Adaptive Processor Sonar). С помощью APS повышается точность определения скорости цели, усиливается принимаемый сигнал. Большая энергия, излучаемая длинными импульсами в режиме APS, в сочетании с узкополосным анализом улучшает условия выделения полезного сигнала, особенно в условиях помех.

В этом режиме на индикаторе кругового обзора, кроме отображения пеленга и дальности, воспроизводится также значение до– плеровской радиальной скорости ПЛ.

Акустическая система станции размещается в опускном устройстве и состоит из трубчатых преобразователей – одного излучающего и восьми приёмных, расположенных над ним. Ширина диаграммы направленности каждого элемента составляет 45 град. В корпусе опускного устройства размещены также датчик температуры батитермографа.

Спуск и подъём опускного устройства осуществляется на 30 жильном кабель-тросе длиной 150 м с помощью лебёдки, барабан которой приводится во вращение гидромоторами. На вертолёте размещается также ряд дополнительных обеспечивающих применение станции устройств: указатель длины выпущенной части кабель-троса, датчики его вертикальности. Кроме того, в комплекте оборудования вертолёта имеется доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса, по сигналам которого вертолёт удерживается в точке висения (вручную или автоматически). Причём чувствительность последнего устройства очень велика. Сигнал смещения выдается при скорости вертолёта 400 м/ч.

Опускаемая гидроакустическая станция AN/AQS-18 также кругового обзора, и наряду с ОГАС AN/AQS-13F, для восьмидесятых годов являлась наиболее современной. Она работает в диапазоне частот 9,2-10,8 кГц. В конструкции этих станций просматриваются основные тенденции развития подобного типа технических устройств: уменьшение массогабаритных характеристик, увеличение глубины опускания приёмно-излучающего устройства и дальности обнаружения ПЛ.

В качестве индикаторов в комплекте станции AN/AQS-18 используется многоцелевой самописец и электронно-лучевая трубка с шестью масштабами дальности, максимальный из которых рассчитан на 18 км. На электронно-лучевой трубке кроме дальности показывается также пеленг на цель, величина его изменения, характер объекта, величина изменения расстояния. Имеется двухканальная слуховая система.

Станции AN/AQS-18, в том числе и поставлявшиеся в другие страны, комплектовались опускаемыми устройствами, существенно отличавшимися от ранее применявшихся. Кроме излучающих и приёмных элементов в опускаемое устройство поместили компас, генераторное устройство, усилитель мощности, датчик температуры воды, свинцово-цинковую аккумуляторную батарею для питания электронных схем и накопления энергии в генераторе.

Вертолёт SH-60B

Вертолёт SH-60B в зоне поиска. С правого борта виден магнитометр.

Противолодочный вертолёт Каман SH-2D «Си Спрайт» с буксируемым магнитометром.

Верхняя часть опускного устройства снабжена кольцевой акустической наделкой, которая обеспечивает стабилизацию процессов режима опускания и подъёма с большой вертикальной скоростью (подъём – 8,2 м/с, опускание – 5,2 м/с).

Уменьшение веса и габаритов отдельных элементов ОГАС, а также размещение подзаряжаемого постоянным током источника питания электроэнергией в опускаемом устройстве позволили вместо тяжелого кабеля использовать одножильный коаксиальный кабель толщиной всего 5 мм (обычный кабель имел диаметр. 12,5 мм и состоял из 30 проводов) и увеличить его длину до 460 м, причем время опускания на эту глубину такое же, как у станции AN/AQS-13, акустическое устройство которой заглубляется на 150 м.

На базе американской AN/AQS-13 в Великобритании создана станция типа 195, которая работает в режиме панорамного поиска в четырех секторах (шириной по 90 град, каждый) способом пульсирующей развёртки. Она входила в состав ППС вертолёта «Си Кинг» Великобритании.

Другая разработанная в Великобритании ОГАС – HISOS-1 устанавливается на вертолётах «Линкс». Информация, получаемая с её помощью, может обрабатываться бортовой ЦВМ AQS-902. Станция комплектуется гидроакустической широкополосной антенной решеткой, обеспечивающей более высокую точность определения пеленга цели и дальность обнаружения по сравнению со станцией типа 195. Антенна станции может заглубляться до 300 м. Имеются сведения, что система обработки данных этой станции может обрабатывать также информацию от буёв.

Во Франции вертолёты вооружались гидроакустической станцией DUAV-4, которая работала в режимах ШП и ЭП и обеспечивала также измерение радиальной скорости ПЛ по доплеровскому сдвигу частот. Приемно-излучающее устройство станции снабжалось малошумным приводом.

Более совершенной является ОГАС HS-12. В режиме шумопеленгования её антенна излучает импульсы акустической энергии прямоугольной или синусоидальной формы с частотной и гиперболической модуляцией. Повышение точности пеленгования обеспечивается за счёт использования цифровых методов формирования и управления диаграммой направленности.

В состав бортового оборудования станции HS-12 входят электронная аппаратура, схемы управления, специализированный процессор, индикаторы, аппаратура встроенного контроля, а также лебедка с гидроприводом. Радиоэлектронные блоки, размещенные в опускном устройстве, управляют излучением, формируют диаграмму направленности, осуществляют фильтрацию сигналов, а также усиление, квантование и определение максимума принимаемого сигнала.

Гидроакустическая антенна станции состоит из 12 керамических преобразователей. В дополнение к ним оператор может применять три полулуча. Система обеспечивает также панорамный пассивный поиск в полосе частот шириной 1 кгц в диапазоне от 7 до 20 кгц. Когерентная обработка сигналов и классификация контакта производится по 12 каналам. В опускном устройстве размещён также датчик температуры батитермографа. По мере погружения опускаемого устройства данные о температуре воды обрабатываются и поступают в запоминающее устройство.

Для уменьшения размеров кабеля в системе применена цифровая техника и мультиплексоры, что позволило погружать при– емоизлучающую систему на глубину до 300 м. На лёгких вертолётах может устанавливаться кабель длиной 170 м с более строгими ограничениями по весу.

Станция HS-12 устанавливалась в 80-х годах на большинстве средних противолодочных вертолётах, таких, как «Линкс».