Введение

Система гидрофонов При буксируемом сонаре используется система гидрофонов, буксируемых за подводной лодкой или надводным судном по кабелю. При помощи кабеля длиной в несколько километров, расположенного за кораблем, датчики массива удаляются от собственных источников шума, что значительно улучшает соотношение сигнала и шума, а значит, эффективность обнаружения и отслеживания слабых контактов, таких как тихий, низкий шум, излучающий подводные угрозы, или сейсмические сигналы. При буксируемом массиве предлагается более высокая разрешение и дальность по сравнению с сонаром, установленным на корпусе. Также она покрывает дефлеры, слепое пятно сонара, установленного на корпусе. Однако эффективное использование системы ограничивает скорость судна, и необходимо соблюдать осторожность, чтобы защитить кабель от повреждения.

История

Во время Первой мировой войны, буксируемый сонарный массив, известный как "Электрический угорь", был разработан Харви Хейсом, физиком ВМС США. Считается, что эта система является первым буксируемым проектом сонарного массива. На ней работали два кабеля, каждый из которых был соединен с дюжиной гидрофонов. После войны проект был прекращен. Гидрофоны в буксируемой системе размещаются на определенном расстоянии вдоль кабеля, конечные элементы достаточно далеко друг от друга, чтобы получить базовую способность к триангуляции на источнике звука. Аналогичным образом, различные элементы под углом вверх или вниз дают возможность треугольно оценить вертикальную глубину цели. В качестве альтернативы для обнаружения глубины используются три или более массивов. На первых нескольких сотнях метров от пропеллера судна обычно нет гидрофонов, потому что их эффективность будет снижена шумом (шум кавитации и потока корпуса), вибрацией и турбулентностью, генерируемыми двигателем, которые повторяют те же проблемы, что и установленные на судне массивы. Системы датчиков с буксированными массивами наблюдения, используемые на надводных судах, имеют массив сонара, установленный на кабеле, который тянет регулируемое на глубину дистанционно управляемое транспортное средство (ROV). Другой взвешенный кабель может проходить от разъема ROV, опуская буксируемый массив на более низкую глубину. Длинные сейсмические стриймеры имеют промежуточные параваны вдоль их длины, которые могут быть использованы для регулирования глубины массива в режиме реального времени. Изменение глубины ROV позволяет развернуть буксируемую массивную систему в разных тепловых слоях, предоставляя судно для противолодочной войны (ASW) вид над и под слоем. Это компенсирует различия в плотности и температуре, которые проводящие звук над или под тепловым слоем путем отражения. Опуская "хвост" массива ниже слоя, поверхностная платформа ASW может лучше обнаружить тихий, погруженный контакт, скрывающийся в холодной воде под теплым верхним слоем. Подводная лодка также может следить за боевиками на поверхности, поднимая хвост над тепловым слоем, скрываясь под ним. Гидрофоны массива могут использоваться для обнаружения источников звука, но реальная ценность массива заключается в том, что техника обработки сигналов формирования пучка и анализ Фурье может использоваться не только для расчета расстояния и направления источника звука, но и для идентификации типа судна по отличительной акустической подписи его машинных шумов. Для этого необходимо знать относительные положения гидрофонов, что обычно возможно только при наличии кабеля в прямой линии (стабильной), или при использовании системы самочувствия (см. деформаторы) или GPS или других методов, встроенных в кабель, и сообщения относительного положения элементов гидрофона, для мониторинга формы массива и коррекции кривизны. В качестве примера, CAPTAS 2 (пассивный и активный сонар) Thales Underwater Systems заявляет о диапазоне обнаружения до 60 км и весит 16 тонн. Более тяжелый CAPTAS 4 весит 20 34 т и имеет дальность обнаружения до 150 км.

Использование в геофизике

Системы буксировки также используются нефтегазовой промышленностью для сейсмической разведки геологических образований под морским дном. Используемые системы похожи по концепции на морские, но обычно длиннее и с большим количеством стриймеров в заданном массиве (6 или более в некоторых случаях). Типичное расстояние между гидрофонами вдоль каждого потока составляет порядка двух метров, а длина каждого потока может достигать 10 км. Иногда стриймеры летают на разных высотах, чтобы получить так называемый трехмерный массив.

Ограничения

Для эффективного использования системы буксируемых массивов судно должно поддерживать прямой, ровный курс в течение интервала отбора данных. Маневрирование или изменение курса нарушает массив и усложняет анализ пробного потока данных. Эти периоды нестабильности тщательно проверяются во время морских испытаний и известны офицерам экипажа и призывным экспертам по гидролокации. Современные системы компенсируют это, постоянно измеряя относительные положения массива, элемент к элементу, сообщая о данных, которые могут быть автоматически исправлены для кривизны компьютерами в рамках математической обработки пучка. Судно также должно ограничить свою максимальную скорость, пока используется буксируемая система. Гидродинамическое сопротивление увеличивается в квадратной функции от скорости, и может разорвать кабель или повредить его швартовную аппаратуру. Кроме того, может потребоваться установить минимальную скорость в зависимости от плавучести буксируемого массива (военные массивы подвешены под балласт, чтобы погрузиться, геофизические массивы должны быть нейтрально плавучими примерно на 10 м). Также массив может быть поврежден при контакте с морским дном или если судно работает с задним приводом, или может быть повреждено, если оно слишком сильно сгибается.