Расчет полярной диаграммы дальности действия гидролокатора горизонтального действия

Исходные данные для расчета эксплуатационных парамет¬ров гидролокатора горизонтального действия
L, м Рэ, кВт эа, % f0, кГц f, кГц , мс а, см b, см
3.8 33 20 1.3 15 15.3 19.4

Исходные данные для расчета акустического сечения об¬ратного рассеяния
Косяк рыбы Rэ = 0.25 м э = 1 мс
uk, В uэ, В rk, м rэ, м
19.2 7.3 140 100

Интенсивность шумовой помехи
Iш = 1.824941  10-10 Вт/м2

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН
Рэ – электрическая мощность генератора, Вт
эа – электроакустический КПД антенны,
fo – рабочая частота, Гц
 f – полоса пропускания частот приемника, Гц
 — длительность зондирующего импульса, мс
a – размер прямоугольной антенны (длина), см
b – размер прямоугольной антенны (ширина), см
с – скорость звука в воде, м/с

1. Расчет энергетической дальности действия.
1.1. Теоретическое введение
Одним из основных тактических параметров гидролока¬тора явля¬ется максимальная дальность действия, которая под¬разделяется на энергетическую и геометрическую.
Энергетическая дальность действия (ЭДД) — это макси¬мальное расстояние (rmax) от гидроакустической антенны до об¬наружен¬ного объекта, при котором полезный эхосигнал может быть выде¬лен в регистрирующих приборах на фоне помех (ре¬верберация, шумы моря, шумовое поле движущегося судна и т.д.). Свойства акустичес¬ких волн и среды, в которой они рас¬пространяются, оказывают зна¬чительное влияние на дальность действия гидроакустических прибо¬ров. Следует иметь в виду, что объекты, от которых отражаются акустические волны, могут иметь различные размеры, акустические свойства, структуру и т.д., что также влияет на дальность действия. Существует не¬сколько зависимостей для определения ЭДД гидролокатора. До¬вольно часто используется зависимость вида:

где:
rmax — энергетическая дальность действия, км
β — коэффициент затухания звука в море ДБ/КМ
Ра — излучаемая акустическая мощность, Вт
γ — коэффициент осевой концентрации
σ — площадь акустического поперечного сечения об¬ратного рассеяния от подводного объекта, м2
δ — коэффициент распознавания
ІП — интенсивность помех рыболокации, Вт/м2
Для определения ЭДД гидролокатора необходимо пред¬варительно рассчитать следующие параметры:
-излучаемую акустическую мощность (Ра)
-коэффициент осевой концентрации антенны (γ )
-коэффициент затухания звука в море ( β )
-коэффициент распознавания ( δ )
-площадь акустического поперечного сечения обратного рассея¬ния от подводного объекта (σ}
-энергетическую дальность действия, в условиях помех
1.2. Расчет излучаемой акустической мощности
(Вт)
где
Рэ – электрическая мощность генератора, Вт
эа – электроакустический КПД антенны, относит. ед.
Ра = 3800  0.33 = 1254 Вт
1.3. Расчет коэффициента осевой концентрации прямоугольной антенны

где
s – площадь излучающей поверхности антенны, м2
a, b – геометрические размеры излучающей поверхности прямоугольной антенны, м
fo – рабочая частота излучения, Гц
c – скорость распространения звука в воде, м/с
 — длина волны излучения, м

1.4. Расчет коэффициента затухания

где
fo – рабочая частота излучения, кГц

1.5. Расчет коэффициента распознавания

где
kб – коэффициент надежности приема (или пороговый ко¬эффициент равный отношению напряжений сигнал/помеха) (k  1,5)
f – ширина полосы частот пропускания приемника, Гц
 — длительность зондирующего импульса, с

1.6. Расчет акустического поперечного сечения обратного рассеяния объекта (косяка)
, м2
где
Rэ – радиус эквивалентной сферы, м
uk – напряжение на входе приемника от отраженного сиг¬нала косяка рыбы, В
uэ – напряжение на входе приемника от отраженного сиг¬нала эквивалентной сферы, В
rk – расстояние до косяка рыбы, м
rэ – расстояние до эквивалентной сферы, м
э – длительность зондирующего импульса, при которой «изме¬рялось» акустическое поперечное сечение обратного рас¬сеяния косяка, с
 — длительность зондирующего импульса, с
э – площадь поперечного сечения обратного рассеяния эк¬вивалентной сферы, м

1.7. Расчет энергетической дальности действия гидролока¬тора в условиях шумовой помехи (1-й способ – с помощью трансцендентного уравнения. Решение графическое).
Исходное уравнение энергетической дальности дейст¬вия:
, км
Pa – акустическая мощность, Вт
 — коэффициент затухания звука в море, ДБ/км
 — коэффициент осевой концентрации
к – площадь акустического поперечного сечения обратного рассеяния объекта, м2
δ — коэффициент распознавания
IШ – интенсивность шумовой помехи, Вт/м2
Умножением левой и правой частей значения на 0,05 при¬во¬дим его к виду

где М – постоянная величина (правая часть уравнения)

Расчет правой части трансцендентного уравнения

где Ра – акустическая мощность гидролокатора, 1254 Вт
 — коэффициент осевой концентрации, 66.28
к – акустическое поперечное сечение обратного рассеяния косяка рыбы, 21.4 м2
δ — коэффициент распознавания, 0.4804
Iш – интенсивность шумовой помехи, 1.824941  10-10 Вт/м2

Используя приложение 4, по величине Мк = 0.867 находим Хмк=0.370 дБ
Тогда энергетическая дальность действия в условиях шумо¬вой помехи для косяка рыбы


2. Полярная диаграмма дальности действия.
2.1.1. Теоретическое введение
Для того, чтобы эффективно использовать возможности гидролокаторов при поиске объектов промысла, важно иметь представление о величине зоны, просматриваемой прибором, т.е. знать дальность обнаружения объекта не только по направ¬лению основного максимума, но и по другим направлениям в пределах действующего угла диаграммы направленности ан¬тенны. Ясно, что по этим другим направлениям дальность дей¬ствия гидролокатора будет меньше, чем по осевому направле¬нию. Если от места расположения антенны откладывать по со¬ответствующим направлениям дальность обнаружения одного и того же объекта, то получим диаграмму, называемую поляр¬ной диаграммой дальности действия (ДДК). Полярная ДДД, таким образом, есть геометрическое место точек, отображаю¬щих по¬ложение обнаруженного объекта при условии, что вели¬чина эхо-сигнала от него в указанных точках имеет одно и то же мини¬мально необходимое для обнаружения значение.
Полярная ДДД определяется, прежде всего, направлен¬ностью действия антенны, а также акустическими (отрицатель¬ными) свойствами объекта и чувствительностью гидролокатора – минимальной интенсивностью эхо-сигнала, который может быть зарегистрирован гидролокатором. В связи с этим полярная ДДД как бы обобщает свойства гидролокатора и объекта, пол¬нее описывает поисковые качества гидролокатора.

2.1.2. Расчет полярной диаграммы дальности, действия.

Ширина ДМ антенны на нулевом уровне
, км
где
R () – характеристика направленности антенны в горизон¬таль¬ной плоскости.
rо – дальность действия гидролокатора по осевому направ¬ле¬нию при отсутствии затухания (с учетом влияния шу¬мовой помехи), м, 2298 м

Где

можно определить с учетом волнового размера по фор¬муле.

Где
l/=0.1735/0.075=2.31 — волновой размер

— полусумма сторон (длины и ширины) ан¬тенны гидролокатора, м
 — длина волны зондирующего импульса, м
Ширина ДН на нулевом уровне определяется

где
a – размер антенны в горизонтальной плоскости, м.
Т.к. о = 22.74° > 10°, то углы  для построения полярной DDD будут задаваться с дискретностью 5°.

Для определения параметров r () следует воспользоваться приложением 4

По M() определяются значения x(), а по ним рассчитыва¬ются значения r()
, км
Результаты расчетов заносятся в таблицу 1.
Таблица 1. Значения величин r() в горизонтальной плоско¬сти
, град 0 5 10 15 20 25
R () 1 0,935 0,756 0,508 0,247 0,025
roR(), км 2,298 2,148 1,737 1,167 0,569 0,057
М (), дБ 0,316 0,295 0,239 0,160 0,078 0,008
хм(), дБ 0,199 0,190 0,164 0,121 0,067 0,008
r(), км 1,236 1,180 1,019 0,752 0,416 0,050

Полярная диаграмма дальности действия гидролокатора, построенная по данным таблицы 1, приведена на рисунке 1.





Похожие статьи






There is no ads to display, Please add some

2 комментария: Расчет полярной диаграммы дальности действия гидролокатора горизонтального действия

Добавить комментарий

Реклама