Буксируемая цифровая приемная гидроакустическая антенна
Буксируемая цифровая приемная гидроакустическая антенна, относиться к области гидроакустики, и может быть использована для приема сейсмических сигналов на кораблях и подводных лодках. Техническим результатом является то, что плавучий провод антенны выполнен в виде линейки параллельно включенных гидрофонов, при этом датчики установлены вдоль волоконно-оптической линии связи, возбуждаются лазером, находящимся на борту судна, а линия связи сообщается с бортом с помощью волоконно-оптического кабель буксира. Заявляемое устройство обладает высокой чувствительностью, обладает высоким динамическим диапазоном и позволяет обеспечить прием сейсмических сигналов на больших расстояниях. Ил. 2.
Полезная модель относиться к области гидроакустики, и может быть использована для приема сейсмических сигналов на кораблях и подводных лодках.
Общие тенденции перехода к цифровой технике, свойственная и волоконно-оптическим системам, прослеживается также в волоконных и гидроакустических антеннах. Цифровые данные, вырабатываемые этими антеннами, легче обрабатывать, отношение сигнал/помеха систем гораздо выше. Указанный фактор позволяет использовать в блоке излучателя менее мощный лазер или увеличить число датчиков в антенне.
Известны буксируемые кабельные антенны для приема например, Burrows «Низкочастотная антенна, буксируемая ПЛ» Radio Science, v.11, 1976, 
4. Книга Р. Смит Г. «Антенны в материальных средах». - М.: Мир, 1984. «Плавающая антенна в виде гибкого кабеля, выпускающаяся и убирающаяся в подводную лодку». Патент США, Кл. 343/710 МПК, H01Q 1/34 3599213 10.08.71; «Плавающая линейная ВЧ антенна с минимальным захлестыванием водой». Патент США 5517202, H01Q 1/34.
«Антенна для подводной лодки», Н01Q 1/34, патент США 4543582, 1985. Антенна состоит из плавучего провода, заземляющих электродов, устройства выпуска и посадки антенны с подводной лодки.
Наиболее близким по назначению к заявляемому устройству является «Буксируемая кабельная антенна». Патент РФ на ПМ 58797 от 27.11.2006 г. Антенна состоит из буксируемого плавучего провода и устройства выпуска и посадки антенны, а также заземляющих электродов.
Недостатками известных буксируемых антенн является то, что они не обеспечивают приема сейсмических сигналов.
Задачей полезной модели является обеспечения приема сейсмических сигналов.
Поставленная задача достигается тем, что буксируемая судном цифровая приемная гидроакустическая антенна, содержащая плавучий провод и устройство выпуска и посадки антенны, снабжена приемным блоком, находящимся на борту судна и включающим лазер, светоделитель, ячейки Брега и фокусирующее устройство, плавучий повод выполненный в виде линейки параллельно включенных гидрофонов, установленных вдоль волоконно-оптической линии связи, и возбуждающий упомянутым лазером, а волоконно-оптическая линия связи, имеющая на конце кабель-стабилизатор, выполнена сообщенной с бортом с помощью волоконно-оптического кабель-буксира.
На Фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства. Она содержит:
1 - подводный объект;
2 - волоконно-оптический кабель буксир;
3 - стабилизатор;
4 - гидрофоны (датчики);
5 - приемный блок.
На Фиг.2 представлена блок-схема приемного блока. Она содержит:
6 - лазер;
7 - светоделитель;
8 - ячейку Брега;
9 - волоконный гидрофон;
10 - детекторы;
11 - опорный луч;
12 - блок формирования характеристик направленности;
13 - блок окончательной обработки и представления результатов.
На сегодняшний день все ПЛ оборудуются устройствами выпуска и посадки антенны которые размещаются в выгородках на кормовой и носовой надстройках легкого корпуса ПЛ. (Катанович А.А. Аварийные системы ВКС ВМФ. - Спб., Судостроение, 6, 2000. С40)
Отделения устройства выпуска и посадки антенны от судна происходит принудительно при действии результирующей силы давления газов со стороны кормового среза. Для создания повышенного давления в кормовой части корпуса установлен 1 баллон емкостью 1 л. надутого до 100 кгс/см2. Сигнал на пробойник баллона, т.е. на отдачу выпускного устройства проходит извне по кабелю или вырабатывается аппаратурой самого устройства выпуска, например, после пребывания в течение часа при температуре около 100 град. С или при повышении внешнего давления, другими словами при погружении судна.
Плавучий провод имеет нулевую плавучесть и выполнен в виде линейки параллельно включенных гидрофонов, а датчики установлены вдоль волоконно-оптической линии связи.
Фокусирующее устройство - входная фокусирующая линза (свтоделитель). Она концентрирует пучок электронов на фокальной поверхности, а напряжение, приложенное к ней, обеспечивает изменение положения сфокусированного пучка электронов которые удерживаются на требуемом светоизлучающем окне.
Работа устройства заключается в том, что после выпуска гидроакустической антенны с судна на нее из приемного блока который установлен на судне подается лазерный луч который поступает на светоделитель и одновременно на блок опорного луча. Со светоделителя луч принимается ячейкой Брега и направляется в волоконный гидрофон.
Проходя через рабочие волокна гидрофона 9, луч подвергается дополнительной частотной модуляции в соответствии с акустическим сигналом, регистрируемым данным гидрофоном. Затем по отдельному световоду сигнальный луч возвращается к соответствующему детектору 10. На этот же детектор 10 поступает задержанный опорный луч 11 с несдвинутой частотой. Оптическая задержка опорного луча 6 осуществляется с помощью согласующего блока опорных волокон. Длина опорных и сигнальных плеч датчика выбирается равными для эффективной интерференции сигнального и опорного лучей на детекторах 10 поскольку расстояние от излучающего блока до отдельных элементов гидроакустической антенны различна, длина соответствующих опорных волокон также различна и равна длине оптических путей в соответствующих рабочих плечах. Выходные сигналы, формируемые фотодетекторами 10 посылаются на электронный блок формирования характеристик направленности 12 и далее на блок окончательной обработки и представления результатов 13.
Исследования показали, что минимальное пороговое акустическое давление, эквивалентное уровню шумов, достигаемое на частоте 1 кГц, составляет 95 дБ/мкП, что существенно превышает уровень шумов океана (55 дБ/мкП).
Достоинство заявляемого устройства: высокая чувствительность к смещениям (по расчету А=3,5 (10 нм)), высокий динамический диапазон и возможность коррекции постоянного давления, что позволяет обеспечивать прием сейсмических сигналов на больших расстояниях.
Буксируемая судном цифровая приемная гидроакустическая антенна, содержащая плавучий провод и устройство выпуска и посадки антенны, отличающаяся тем, что она снабжена находящимся на борту судна приемным блоком, включающим лазер, светоделитель, ячейки Брэгга и фокусирующее устройство, причем плавучий провод выполнен в виде линейки параллельно включенных гидрофонов, установленных вдоль волоконно-оптической линии связи и возбуждаемых упомянутым лазером, а волоконно-оптическая линия связи имеет на конце кабель-стабилизатор и выполнена сообщенной с бортом с помощью волоконно-оптического кабель-буксира.
