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.

Рассказать друзьям

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

2 комментария: Расчет полярной диаграммы дальности действия гидролокатора горизонтального действия

Добавить комментарий

Найти готовую работу