Кіріспе

Гидрофондық жүйе:Тарбалы массивтік сонар - су асты кемесі немесе су бетіндегі кеме артында сыммен сүйретілетін гидрофондық жүйе. Гидрофондарды кеме артына, ұзақтығы бірнеше шақырым болатын кабельге артқа сүйрету, массивтің сенсорларын кеменің өз шу көздерінен алыстатып, оның сигналы мен шу арақатынасын айтарлықтай жақсартады, сондықтан да су асты суларынан қауіп төндіретін немесе сейсмикалық сигналдарды шығаратын тыныш, аз шу сияқты әлсіз байланыстарды анықтау мен қадағалау тиімділігі. Алып жүретін матрицаның резолюциясы мен қашықтығы корпусқа орнатылған сонармен салыстырғанда жоғары болады. Сонымен қатар, ол корпусқа орнатылған сонардың соқыр нүктесін де қамтиды. Алайда жүйені тиімді пайдалану кеменің жылдамдығын шектейді және кабельді зақымданудан қорғау үшін қамқорлық жасау керек.

Тарих

Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде АҚШ-тың әскери-теңіз флотының физигі Харви Хейс "Электрлік балықша" деп аталатын сүйретілетін сонарлық массивті жасады. Бұл жүйе алғашқы сүйретілетін сонарлық массив дизайны деп саналады. Ол екі кабельді пайдаланып, әрқайсысына оншақты гидрофон қосылған. Жоба соғыс аяқталғаннан кейін тоқтатылды. Тартылған массивтік жүйедегі гидрофондар кабель бойымен белгілі бір қашықтықта орналастырылады, соңғы элементтер дыбыс көзін үшбұрышты етудің негізгі қабілетін алу үшін жеткілікті қашықтықта орналасады. Сол сияқты, әртүрлі элементтер жоғары немесе төмен бұрышта орналасқан, бұл нысананың шамамен вертикальді тереңдігін үш бұрыштыруға мүмкіндік береді. Тереңдікті анықтау үшін үш немесе одан да көп матрицалар қолданылады. Кеменің винтінен алғашқы бірнеше жүз метр жерде гидрофондар жоқ, өйткені олардың тиімділігі шумен (кавитация және корпус ағыны шулары), қозғалтқышпен пайда болатын тербеліс пен турбуленттік әсерінен төмендейді, бұл кемеге орнатылған массивтердің бірдей проблемаларын қайталайды. Су үстіндегі кемелерде қолданылатын бақылаудың сүйретілетін массивтік сенсорлық жүйелерінде кабельге орнатылған сонар массиві бар, ол тереңдікті реттейтін қашықтан басқарылатын көлікті (ROV) тартады. Тағы бір салмақты кабель ROV қосылымынан созылып, сүйретілетін массивті төменгі тереңдікке түсіруі мүмкін. Ұзын сейсмикалық ағындықтардың ұзындығы бойынша аралық паравандар бар, оларды массивтің тереңдігін нақты уақытта реттеу үшін пайдалануға болады. ROV-тің тереңдігін өзгерту сүйретілетін массивті әр түрлі жылулық қабаттарда орналастыруға мүмкіндік береді, бұл жер бетіндегі су асты кемелеріне қарсы соғыс (ASW) кемесін қабаттың үстінен және астынан көруге мүмкіндік береді. Бұл тығыздық пен температура айырмашылығын өтейтін болады, бұл дыбысты жылу қабатының үстінен немесе астынан шағылысу арқылы өткізеді. Жарық қабаттың астына "құйрығын" түсіру арқылы беткі ASW платформасы жылы жоғарғы қабаттың астындағы суық суда жасырынған тыныш, су астында орналасқан контактты жақсырақ анықтай алады. Су асты кемесінің құйрығы астындағы термоқабаттың үстінде жүзіп, су бетіндегі жауынгерлерді бақылай алады. Массивтің гидрофондары дыбыс көздерін анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін, бірақ массивтің нақты құндылығы - сәуле қалыптастыру және Фурье талдау сигналын өңдеу әдісі дыбыс көзінің қашықтығы мен бағытын есептеу үшін ғана емес, сонымен қатар оның машиналық шуларының ерекше, акустикалық қолтаңбасымен кеме түрін анықтау үшін де пайдаланылуы мүмкін. Бұл үшін гидрофонның салыстырмалы орналасуы белгілі болуы керек, әдетте, кабель тік сызықта (тұрақты) болған кезде немесе кабельге кіріктірілген өзіндік сенсорлық жүйе (көшіру өлшегіштерін қараңыз) немесе GPS немесе басқа әдістер қолданылғанда, және гидрофон элементтерінің салыстырмалы орналасуы туралы хабарлау, массивтің пішінін бақылау және қисықтықты түзету үшін қолданылады. Мысалы, Thales Underwater Systems компаниясының CAPTAS 2 (пассивті және белсенді сонар) 60 км-ге дейінгі анықтау аралығын талап етеді және салмағы 16 т. CAPTAS 4 ауырлығы 20 34 тонна, оның анықтау қашықтығы 150 км-ге дейін жетеді.

Геофизикада қолдану

Теңіз түбіндегі геологиялық құрылымдарды сейсмикалық зерттеу үшін мұнай және газ өнеркәсібі сүйретілетін матрицалық жүйелерді де қолданады. Қолданылатын жүйелер тұжырымдамасы бойынша теңіздік жүйелерге ұқсас, бірақ әдетте ұзын және берілген массивте көбірек ағындылары бар (кейбір жағдайларда 6 немесе одан да көп). Гидрофонның әр ағыны бойынша қалыпты арақашықтығы екі метрге тең, ал әр ағыны 10 км-ге дейін ұзын болуы мүмкін. Кейде 3D матрица деп аталатын, түрлі биіктіктегі стримгерлер ұшырылады.

Шектеулер

Тартылған матрица жүйесін тиімді пайдалану үшін кемеге деректерді іріктеу аралығында тура, тегіс бағытты ұстап тұру қажет. Маневрлеу немесе бағытты өзгерту массивті бұзады және алынған деректер ағынын талдауды қиындатады. Бұл тұрақсыздық кезеңдері теңіздегі сынақтар кезінде мұқият сыналады және экипаж офицерлері мен әскерге алынған сонар сарапшылары біледі. Қазіргі заманғы жүйелер массивтің салыстырмалы позицияларын элементтермен үнемі өлшеуімен, элементтермен элементтермен үнемі өлшеуімен, компьютерлер арқылы буындылықтарды автоматты түрде түзететін деректерді беру арқылы өтемді өтейді. Кеме сүйретілетін массивті пайдаланған кезде оның жалпы ең жоғары жылдамдығын шектеуі керек. Гидродинамикалық соғу жылдамдықтың квадраттық функциясы ретінде артады және кабельді жыртып немесе оның сүйреу жабдығын зақымдауы мүмкін. Сонымен қатар, сүйретілетін массивтің жүзу қабілетіне байланысты ең төменгі жылдамдықты белгілеу қажет болуы мүмкін (әскери массивтер бату үшін балластпен жабдықталады, геофизикалық массивтер шамамен 10 м-де бейтарап жүзуге тиіс). Сонымен қатар, массив теңіз түбін жанасудан немесе кеме артқы қозғалтқышты қолданса, немесе тым қатты бүктелген жағдайда да зақымдалуы мүмкін.