ГИДРОЛОКАЦИЯ

ГИДРОЛОКАЦИЯ (от
гидро... и лат. locatio - размещение), определение положения подводных
объектов при помощи звуковых сигналов, излучаемых самими объектами (пассивная
локация) или возникающих в результате отражения от подводных объектов искусственно
создаваемых звуковых сигналов (активная локация). Под термином Г. понимают
исключительно звуковую локацию, поскольку звуковые волны являются единственным
известным в наст, время видом волн, распространяющихся в мор. среде без
значит, ослабления. Г. имеет большое значение в навигации для обнаружения
невидимых подводных препятствий, при рыбной ловле для обнаружения косяков
и отдельных крупных рыб, в океанологии как инструмент исследования фи-зич.
свойств океана, картографирования мор. дна, поиска затонувших судов и т.
п., а также в воен. целях для обнаружения подводных лодок, надводных кораблей
и др. и наблюдения за ними, для определения координат целей при применении
торпедного и ракетного оружия.

При
пассивной локации (шумо-пеленгации) с помощью шумопеленгатора определяют
направление на источник звука (пеленг источника), пользуясь звуковым полем,
создаваемым самим источником. При этом применяют различные методы: поворачивают
приёмную акустич. антенну с острой направленностью до положения, в к-ром
принятый сигнал имеет макс, интенсивность (т. н. макс. метод пеленгования);
измеряют разность фаз между сигналами на выходе двух разнесённых в пространстве
антенн (фазовый метод); определяют относит, разницу во времени приёма сигналов
двумя разнесёнными антеннами посредством измерения взаимной корреляции
(корре-ляц. метод), а также путём комбинации этих методов. При пассивной
локации расстояние до объекта определяют по двум или неск. пеленгам, полученным
неск. приёмными системами, разнесёнными на расстояния, сравнимые с расстоянием
до лоцируемого объекта (метод триангуляции); так определяется не только
положение шумящего объекта, но и траектория его движения. Системы пассивной
Г. применяются гл. обр. для гидроакустич. оснащения подводных лодок и надводных
кораблей. Пассивной Г. пользуются также при обнаружении подводных шумящих
объектов с помощью распределённых береговых и донных систем звукоприёмников,
данные от к-рых по подводному кабелю передаются на береговые системы обработки,
а также с помощью системы гидроакустич. радиобуев, информация от к-рых
принимается по радиоканалу спец. самолётами, курсирующими в районе плавания
буев. Кроме того, пассивное определение направления на шумящий объект является
основой действия акустич. самонаводящихся торпед.

Если
источник звука излучает короткий звуковой импульс, то положение источника
можно определить по разностям времён прихода импульсов, принятых ненаправленными
приёмниками в трёх или более разнесённых по пространству пунктах. Таким
способом локализации источников пользуются в береговой системе дальнего
обнаружения судов, терпящих бедствие в открытом океане (система СОФАР);
источником звука при этом служит взрыв заряда, погружаемого на определ.
глубину.

Системы
активной Г. основаны на явлении звукового эхо (рис.) и различаются
методами врем, модуляции посылаемого сигнала и способами обзора
пространства. Для определения дальности объекта чаще всего пользуются импульсной,
частотной и шумовой модуляциями сигнала. При импульсной модуляции расстояние
R до цели находится по времени запаздывания Гимпульса: К = с£звука в среде. При частотной модуляции частота f излучаемого сигнала
меняется со временем t по линейному закону f(t)=fo + yt, где
ft, и у - постоянные начальная частота и скорость изменения
частоты. Поэтому отражённый сигнал, принятый приёмником, будет отличаться
по частоте от сигнала, излучаемого в данный момент, т. к. принятый сигнал
представляет собой задержанную на время to копию посланного сигнала,
а частота излучаемого сигнала за время to изменилась согласно приведённой
формуле. Для неподвижной цели разность частот будет постоянной и равной
f_ = = ytВыделив разностную частоту, определяют расстояние
до цели R по формуле R = cf-/2y. Аналогична схема действия
гидролокатора с шумовым излучением и корреляц. обработкой сигнала.

Осн.
характеристикой гидролокаторов является дальность обнаружения, к-рая зависит
от мощности излучаемого сигнала, от уровня акустич. помех и от условий
распространения звука в водной среде. Дальность обнаружения обычно определяют
по величине т. н. порогового сигнала, т. е. сигнала миним. интенсивности,
ещё различимого на фоне помех. Если помеха и сигнал независимы, то пороговый
сигнал определяется отношением полной энергии полезного сигнала к мощности
помехи в данном частотном интервале. Т. о., дальность обнаружения для систем
с различными видами модуляции будет одинаковой, если одинакова их полная
энергия излучения. Если осн. помеха - хаотич. отражение сигнала от неоднородностей
среды (т. н. ревер-берац. помеха), то пороговый сигнал не зависит от мощности
излучаемого сигнала, а определяется исключительно шириной полосы его частот;
в этом случае более эффективны системы с частотной модуляцией сигнала и
с шумовой посылкой.

Наряду
с помехами на дальность обнаружения оказывает влияние рефракция, имеющая
место в сложных гидрологич. условиях. Совр. гидролокаторы способны обнаруживать
большие отражающие объекты в среднем на расстоянии неск. км.

Лит.: Клюкин
И. И., Подводный звук. Л., 1963; Сташкевич А. П., Акустика моря, Л., 1966;
Тюрин А. М., Сташкевич А. П., Таранов Э. С.. Основы гидроакустики, Л.,
1966.