固态拖线阵和液态拖线阵的试验分析

拖曳线列阵声纳以低频、大孔径等特点而受到关注。作为湿端的主要组成部分,拖线阵的发展也比较迅速。由于应用较早,液态拖线阵技术已经比较成熟。相比于液态拖线阵,固态拖线阵具有自身的特点,因此近年来对固态拖线阵的研究也逐渐增多。为了比较两种成阵工艺对拖曳线列阵性能的影响,进行了湖试,通过对湖试数据进行分析,比较两种拖线阵中阵元一致性和拖线阵波束形成性能的差异。结果表明,在阵元一致性方面,液态拖线阵和固态拖线阵的性能基本相似;在波束形成性能方面,静态时两者性能无明显的差别;在拖曳状态下,固态拖线阵对拖曳时产生的噪声敏感性低,因而具有更好的波束形成性能。     

基于多普勒-随机共振技术的高精度阵形估计系统研究

潜用拖曳线列阵声呐在拖曳过程中,随着潜艇的运动状态变化,其线阵阵形会产生一定的畸变。速度越慢,其畸变幅度越大。阵形畸变,将影响声呐的探测性能。为有效提高拖曳声呐的探测能力,需对阵段不同拖曳状态进行阵形变化研究。基于以上研究需求的基础上,使用随机共振技术和阵元多普勒频移特性,在实验室或湖上构建了阵形估计系统,该系统可对不同拖曳状态的测试阵段实时地精确估计阵形,满足拖曳线列阵声呐阵形估计技术研究的需求。     

固体拖曳线列阵流噪声试验研究

拖曳线列阵在现代海军反潜、海洋油气资源勘探中得到越来越广泛的应用。由于液体填充的拖曳线列阵机械强度低,抗蠕变性能差,使用过程中发生污染海洋环境的风险大,于是越来越多的国家开始研究固体填充的拖曳线列阵。固体拖曳线列阵具有更高的机械强度,良好的抗蠕变性能,可以在线阵全寿命期内保持圆截面特性,可靠性高,并具有抑制线阵中呼吸波和膨胀波的固有优势。介绍了固体拖曳线列阵流噪声特性试验方法和试验结果,并对试验结果及其原因进行分析。试验结果表明,频率f >40 Hz时固体线列阵的流噪声低于液体线列阵;对于串在一起拖曳的两种声学段其流噪声与前后顺序无关。     

三元组线列阵分裂波束目标方位跟踪方法

针对单线阵进行弱目标跟踪时容易受到强目标影响的问题,将三元组线列阵进行分裂波束定向,可提高对弱目标的方位跟踪能力。通过将三元组线列阵等分为两个三元组子阵,对两个三元组子阵分别进行心形波束形成,利用各自心形波束输出进行分裂波束处理得到目标方位。与常规单线阵分裂波束目标跟踪方法相比,该方法不但能给出跟踪目标的左右舷信息,同时提高了不同舷侧存在多目标时的目标跟踪能力。对海试数据的实际处理结果表明,三元组线列阵分裂波束定向时提高了对多目标的方位跟踪能力。     

拖线阵声呐若干信号处理问题分析

研究分析了拖曳式线列阵声呐（包括单线阵和多线阵）的有关信号处理方法及其性能,包括阵增益、宽带指向性函数、方位估计的性能限、目标左右舷分辨以及对模型误差宽容的波束形成方法等。指出单线阵的阵增益和方位估计精度是一个重要指标,利用多线阵的水平孔径可以区分目标的左右舷方位。结合拖线阵的湖、海试实验,说明拖线阵信号处理的工程应用情况。     

矢量拖曳式线列阵声呐流噪声影响初探

研究矢量拖曳式线列阵声呐护套管内的流噪声场。根据湍流边界层脉动压力谱的Corcos模型,采用频率-波数域上的二维谱方法,分析了流噪声对矢量拖曳式线列阵声呐的影响。给出了护套管内流噪声场声压和质点声振速的一般表达式,并由波数积分法得到护套管内点接收器、有限几何尺寸水听器和水听器阵列输出的流噪声各分量的功率谱。数值结果表明,矢量拖曳式线列阵声呐对流噪声的轴向分量十分敏感,在流噪声控制背景下,矢量阵的工作性能将退化为常规阵。     

非主轴宽带辐射噪声测量线列阵的性能仿真

对采用线列阵系统的水下大型结构的辐射噪声测量原理进行了讨论,分析了测量的要素,对非主轴方向上的目标辐射噪声测量进行了建模,给出了非主轴方向的宽带波束形成方法。通过计算机仿真,得到了主波束宽度、阵元数和阵增益之间的关系,并对计算机仿真结果进行了比较,该结果对浅海条件下的线列阵水下大型结构辐射噪声测量具有一定的指导意义。     

船载式水声测量的垂直线列阵声学性能分析

在舰艇辐射噪声、低频声散射特性测试和匹配场定位中,垂直线列阵已经得到广泛应用.但是,由于测试平台相对运动和海流流速的影响,垂直线列阵的阵形会发生形变,严重影响线列阵的波束性能和处理效果.本文对线列阵的水下受力进行了分析,分别对常规圆柱形线列阵和流线型线列阵不同流速、不同配重下的偏移角度、有效长度和波束性能进行了理论仿真,并对常规圆柱阵和改进后的流线型线列阵的水下姿态和背景噪声进行了对比测试和分析,计算和试验结果表明:经"毛发"型结构改进后的垂直线列阵可有效降低线列阵的水下流体阻力,在较低配重条件下即可保证线列阵的水下阵形和波束性能,在300Hz以下可降低低频振动和流噪声5dB~20dB.     

拖曳线列阵流噪声抑制实验

拖曳流噪声主要由流激缆阵振动和湍流边界层起伏压力引起的两大类噪声组成。已有研究表明当拖曳线列阵声纳达到一定拖速后,流噪声是限制低频拖曳线列阵声纳探测性能的主要因素,因此,研究流噪声抑制方法对提高低频拖曳线列阵声纳探测能力具有重要的意义。通过设计不同测量阵段构建流噪声测量系统,利用实验测量数据研究流噪声空间相关性和流噪声抑制方法。通过研究表明,利用4~20个密排水听器构成水听器组较单个水听器在500Hz以下可提高8 dB~15 dB左右的流噪声抑制能力,同时也可通过柔性的水听器安装结构达到抑制流激振动流噪声效果。     

拖曳线列阵阵元抗扭转研究

随着声纳技术的发眨，拖曳线列阵以其独特的优越性能而广泛应用。这种声系统呈长线状分布，外层用PU充油护套包覆住。阵内元件用高强Kevlar绳做承力支撑和定位。由于其自身的结构特点和流体动力性能，线列阵在水中拖曳时，阵的扭转不可避免。阵扭转导致Kevlar绳的扭转，使声元间发生相对扭转，这样会影响拖曳线列阵的性能。本文通过对线列阵2根绳和3根绳两种连接成阵方式的力学分析和比较，澄清了一种直观容易产生的误解，以提高我们对阵元扭转问题的理论认识，从而达到指导实践，开拓出其他更为有效的思维方式。