Волоконно-оптическая гидроакустическая антенна для обнаружения вторжения подводной цели на охраняемую морскую акваторию

 

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для охраны границ морских акваторий от вторжения подводных объектов. Сущность изобретения заключается в том, что в известной волоконно-оптической гидроакустической антенне (ВОГА), выполненной в виде предметного и опорного оптических волокон одинаковой длины, оптически согласованных с когерентным источником света и фотоприемником в интерферометр, предметное волокно выполнено в виде отдельных пар волоконных катушек. Расстояние между волоконными катушками в каждой паре различно. Данные пары катушек образуют чувствительные элементы ВОГА и располагаются по границе охраняемой морской акватории. Вторичная аппаратура ВОГА включает в себя усилитель, подключенный к выходу фотоприемника и множество параллельно соединенных корреляторов, подсоединенных к выходу усилителя. Выходы корреляторов подключены к индикатору кругового обзора. Каждый из корреляторов настроен на время задержки, равное значению расстояния между парами волоконных катушек, деленному на скорость звука. Это позволяет точно определить координаты подводного объекта, нарушающего границы охраняемой морской акватории, что и является достигаемым техническим результатом. 2 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для охраны границ морских акваторий от вторжения подводных объектов.

Известна волоконно-оптическая гидроакустическая антенна (ВОГА), которая может быть использована для решения поставленной в заявке задачи [1], принятая за прототип.

Известная ВОГА содержит предметное и опорное оптические волокна одинаковой длины, оптически согласованные с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр Цендера-Маха и фазосдвигающее устройство, установленное в одном из плеч интерферометра, а также вторичную аппаратуру, включающую в себя усилитель, подключенный к выходу фотоприемника, и регистрирующее устройство, при этом предметное волокно выполнено в виде отдельных пространственно локализованных волоконных катушек, расположенных на известных расстояниях друг от друга.

Прототип также включает в себя средства модуляции сигналов гидроакустических чувствительных элементов, которые представляют из себя волоконные катушки, и средства демодуляции зарегистрированных антенной сигналов для мгновенного распознания принимающего гидроакустический сигнал чувствительного элемента.

Недостатком известной ВОГА является сложность подводной части аппаратуры, поскольку каждый чувствительный элемент антенны должен содержать свой частотный модулятор (а в надводной части свой - демодулятор). Это снижает надежность работы прототипа.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является повышение надежности работы ВОГА за счет упрощения конструкции ее подводной части.

Данный технический результат достигают за счет того, что в известной волоконно-оптической гидроакустической антенне, содержащей предметное и опорное оптические волокна одинаковой длины, оптически согласованные с источником когерентного света и фазосдвигающее устройство, установленное в одном из плеч интерферометра, а также вторичную аппаратуру, включающую в себя усилитель, подключенный к выходу фотоприемника, и регистрирующее устройство, при этом предметное волокно выполнено в виде отдельных пространственно локализованных волоконных катушек, расположенных на известных расстояниях друг от друга, волоконные катушки сконцентрированы попарно, а расстояние между катушками в каждой паре различно, причем вторичная аппаратура дополнительно включает в себя корреляторы, количество которых равно количеству пар волоконных катушек, подключенных параллельно между выходом усилителя и регистрирующим устройством, выполненным в виде индикатора кругового обзора.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлена общая оптическая схема антенны и блок-схема ее электронной вторичной аппаратуры с индикатором кругового обзора; на фиг. 2 - пример расположения в морской акватории чувствительных элементов ВОГА в виде волоконных катушек, расположенных на различных расстояниях друг от друга в каждой паре.

ВОГА для обнаружения вторжения подводной цели в охраняемую морскую акваторию включает в себя предметное 1 и опорное 2 оптические волокна (фиг. 1) одинаковой длины, оптически согласованные с источником 3 когерентного света и фотоприемником 4 в интерферометр Цендера - Маха.

В одном из плеч интерферометра, например в предметном, установлено фазосдвигающее устройство 5 для установки требуемой начальной разности фаз оптических лучей в интерферометре.

Выход фотоприемника 4 подключен к вторичной аппаратуре, выполненной в виде усилителя 6 и параллельно соединенных корреляторов 7₁, 7₂,...7_n. Выходы корреляторов подключены к индикатору 8 кругового обзора.

Предметное волокно 2 (фиг. 2) выполнено в виде отдельных пар волоконных катушек 9₁, 10₁; 9₂, 10₂... 9_n, 10_n. Расстояние между парами волоконных катушек 9, 10 задано различным, например X₁, X₂,...X_n.

При этом корреляторы 7 настроены на времена задержки сигнала τ₁ = x₁/c; τ₂ = x₂/c_...τ_n = x_n/c. Все волоконные катушки 9,10 расположены по границе охраняемой морской акватории. Подводная часть ВОГА условно отделена от остальной аппаратуры антенны линией 11 (фиг. 1).

ВОГА работает следующим образом. Все блоки антенны установлены в дежурном режиме. При появлении шумящего подводного объекта в зоне чувствительности каких-либо волоконных катушек 9,10 на выходе фотоприемника 4 появляется сигнал, повторяющийся через время τ, величина которого своя для каждой пары волоконных катушек. Поэтому данный сигнал выделит какой-то один из корреляторов 7, а последний точно укажет координаты подводной цели на индикаторе кругового обзора 8. Таким образом, в отличие от прототипа в предлагаемой ВОГА осуществляется не частотная, а временная селекция полезных сигналов, что позволяет значительно упростить подводную часть антенны за счет исключения из ее состава ненадежных и достаточно сложных блоков модуляции полезного сигнала. Тем самым достигается поставленный выше технический результат.

Источники информации 1. Патент РФ N 2112248, кл G 01 S 3/80, 1995 - прототип.

Формула изобретения

Волоконно-оптическая гидроакустическая антенна для обнаружения вторжения подводной цели на охраняемую морскую акваторию, содержащая предметное и опорное оптические волокна одинаковой длины, оптически согласованные с источником когерентного света и фотоприемником в интерферометр, и фазосдвигающее устройство, установленное в одном из плеч интерферометра, а также вторичную аппаратуру, включающую в себя усилитель, подключенный к выходу фотоприемника, и регистрирующее устройство, при этом предметное волокно выполнено в виде отдельных пространственно локализованных волоконных катушек, расположенных на известных расстояниях друг от друга, отличающаяся тем, что волоконные катушки сконцентрированы попарно, а расстояние между катушками в каждой паре различно, причем вторичная аппаратура дополнительно включает в себя корреляторы, количество которых равно количеству пар волоконных катушек, подключенных параллельно между выходом усилителя и регистрирующим устройством, выполненным в виде индикатора кругового обзора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2