Введение к работе
Актуальность темп. Широкое освоение и исследование океана а последние десятилетия привело к разработка и созданию специальных судов и подводных аппаратов, обеспечивающих промысловую, промышленную и исследовательскую деятельность человека;
Любое судно или подводный аппарат оснащен большим числом гидроакустических антенн различного цеяевого назначения. Практически каждый гидроакустический комплекс имеет в своем составе навигацпогнуы акустическую-систему, систему связи, эхолот-глубиномер, гидролокатор бокового обзора, лаг. В зависимости от назначения аппарата могут, бить установлены и другие с'и'стемы: шумопеленгатори, ахоледомери, и т.д.. Системи гидроакустического комплекса обеспечивают нормальное функционирование судов и аппаратов и часто работают одновременно. Бри проектировании систем основное внимание уделяется задаче обеспечения заданных параметров, не учитывая при этом работу в комплексе. Кроме того, следует учесть, что суда и аппараты ( в основном рабочие ) часто оснащаются серийными гидроакустическими антеннами, проектирование которых разнесено во времени и осуществляется различными фирмами. В результате, при работе в-комплексе возможна ситуацій, когда качество работы системы резко ухудшается, либо работа в комплексе вообще не возможна. Возникает необходимость оценивать и прогнозировать возможность совместной работы систем, то есть совместимость.
Актуальность исследования полевого взаимодействия систем определяется как тенденциями развития гидроакустической аппаратуры -увеличение количества гидроакустических антенн на одном объекте, расширение полосы частот, увеличение мощности антенн - так и тенденциями развития самих носителей - создание автоматизированных аппаратов, модульное проектирование, усложнение задач функционирования вплоть до создания самообучающихся систем. Эвристический подход к обеспечению совместимости, либо рассмотрение отдельных физических механизмов, влияющих на полевое взаимодействие акустических, систем, становится явно недостаточным. Разработка методики, позволяющей исследовать полевое.взаимодействие акустических антенн является весьма актуальной задачей.
Цель -и задачи. - Целью данной работы явл 'этея построение методики - подходов, расчетных выражений, схем регаения - позволяющей
- г -
проводить анализ взаимодействия акустических систем по полю и оце
нивать акустическую совместимость гидроакустических антенн, рабо
тающих в комплексе. '
Она включает следующие задачи: ..'
построение схем решения для оценки взаимовлияния акустических антенн;
анализ процессов, ваяющих на полевое взаимодействие акустических систем;
построение выражений, позволяющих оценить уровень помех, создаваемых антеннами друг другу;
стохастическое рассмотрение процесса функционирования систем;
решения задачи дифракции акустических волн на негладких телах.
Метоли исследований. Решение задач, поставленных в диссерта
ции, осуществлялось путем проведения теоретических исследований,
численного моделирования, а в случаях оценки уровней помех в поло
се частот и исследования дифракции волн на объектах сложной конфи
гурации, и"путем экспериментальных исслечований на физических мо
делях. Теоретически' исследования проведены при реліе.нии всех пос-
тавленпнх задач и выполнены, используя теорию вероятностей, спек
тральный гармонический анализ, элементы теории сложных систем, тео
рию распространения звука в океане, теоретические разделы гидроакус
тики, асимптотический метод решения задач дифракции - геометричес
кую теорию дифракции.
Научная новизна результатов работы заключается в следующем:
предложена модель оценки полевого взаимодействия акустических систем, используя теорию сложных систем;.
ь. рамках модели предложены алгоритмы принятия решения о совместимости акустических систем, функционирующих в комплексе; критерием, оценки взаимовлияния акустических систем для этих алгоритмов является степень совпадения решений, принимаемых системой при воздействии помех и при отсутствии помех;
предложен подход, позволяющий проводить быструю вероятностную оценку -качества функционирования систем различного целевого назначения, работающих в'комплексе;
- проведена теоретическая оценка (с использованием экспериментальных данных) влияния эффекта реверберации на уровень помех, создаваемых антеннами друг другу, при расположении антенн в зоне тени друг друга ..
проведен теоретический- анатаз взаимовлияния акустических систем с учетом случайных ахтуктуаций при функционировании систем;
получено решение, позволяющее определить уровень сигнала-помехи с учетом влияния различных физических механизмов, с использованием апроксимацій технических параметров систем и свойств среди;
предложен подход к решению задачи дифракции на випуклих телах с ребрами и изломами, на осново модификации решений геометрической, теории дифрагалм.
На защиту выносятся следующие научные положения:
1. Реализуя инженерную оценку нолевого взаимодействия акустн-
.ческих систем, возможно представлять решения, определяющие уровень
помех, как факторизацию операторов, учитывающих влияние различных физических механизмов, с испо.чьэопаииеи аппроксимации технических параметров сиитем и своііств среди.
-
Задачу дифракции на выпуклых телах с ребрами и изломами наиболее перспективно резать на основе предложенной модификации метода геометрической теории дифракции.
-
При анализе полового взаимодействия акустических антенн, расположенных на одном носителе допустимо пренебрегать влиянием эффекта реверберации.
Практическая ценность работы;
-
П^едлояешше подходы к оценке качества функционирования акустических систем, входящих в комплекс, позволяющие проводить оценку совместимости систем на всех этапах проектирования.
-
Общзв"решение,позволяющее реализовать инженерную оценку уровня непреднамеренных помех, воздействующих на антенну при Функционировании в комплексе, с учетом влияния различных физических механизмов.
'3. Речение задачи дифракции на объектах сложной конфигурации
- выпуклых телах с ребрами и изломами.
4.Разработанное и опробование математическое обеспечение
на ФСРТРАНе, позволявшее проводить расчет поля, возникающего в
результате дифракции акустических волн на цилиндрической поверх
ности с ребром, ци'ьшдре с-полусферическими заглушками; разрабо
танное и ощюбованное математачеокое обеспечение на >j>0PfPAHe, поз
воляющее проводить.оценку уровня помех, создаваемых друг другу
при работе конкретними антеннами, с учетом влияния различных фи
зических механизмов. . .. '
_ 4 -
Внедрение результатов работ». Теоретические и практические результаты работи использованы в научно-исследовательских работах кафедры электроакустики и ультразвуковой техники ЛЭТИ им.В.И.Ульянова {Ленина) . Разработанные подходы, методики - в качестве теоретической основы при разработке моделей исследования акустической ,. совместимости, а также пакет программ - при проведении расчетов . полевого взаимовлияния акустических систем - используются в исследовательских и конструкторских организациях отрасли.
Апробация результатов работы.'
Основные положения докладывались и обсуждались на:'
Всесоюзной У Дальневосточной акустической конференции "Акустические методы и средства исследования океана", г.Владивосток, 1989;
Ленинградском акустическом семинаре научного совета по акустике АН СССР, г.Ленинград, 199П;
X Всесоюзном симпозиуме по дифракции и распространению волн "СДВ-10" , г.ВиНнина, 1990;
ХЫ и ХІЛІ научно-технических конференциях профессорского и- преподавательского состава ЛРТИ им.В.И.Ульянова( Ленина) ,
г.Ленинград, 1988, 1989.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы, включающего 101 наименование, одного приложения и содержит 46 рисунков. Основной текст работы изложен на 147 страницах машинописного текста.
