Гидроакустические станции

Многие противолодочные вертолёты, преимущественно используемые с малых кораблей, оснащены опускаемыми гидроакустическими станциями. Некоторые вертолёты, наряду с ОГАС, имеют также и радиогидроакустические системы. Современные достижения в области технологии позволяют создать современные гидроакустические станции, пригодные для установки на вертолёты всех типов, независимо от их полётного веса (вес первых ОГАС достигал 500 кг). Назначение ОГАС – прослушивание водной среды при поиске ПЛ. Часть аппаратуры станции размещается на борту вертолёта, а другая – в опускном устройстве, заглубляемом с вертолёта в режиме висения.

Поиск ПЛ вертолёты производят путём последовательного обследования водной среды из точек висения, расположенных в определённом порядке. Обычно вертолёт зависает на высоте 10-15 м над водной поверхностью и заглубляет опускное устройство (акустическую антенну) на оптимальную глубину (до 450 м). Если объект поиска не обнаружен, то производится перелёт в очередную точку зависания.

Вертолётные гидроакустические станции за рубежом производят в основном три фирмы: Бендикс (США), Плесси (Англия), и Синтра-Алькатель (ФРГ). При их создании учитывался опыт конструирования и эксплуатации корабельных гидроакустических станций, использовались также идеи, реализованные в конструкции буёв.

Большинство современных ОГАС работают как в пассивном, так и в активном режимах, именуемых соответственно режимами шумопеленгования (ШП) и эхо-пеленгования (ЭП). Однако имеющийся в ОГАС режим ШП из-за малой шумности современных ПЛ и необходимости сложного оборудования для обработки и выделения полезного сигнала на фоне помех, применяется ограниченно, и, хотя это и сопряжено с рядом неудобств, предпочтение отдается режиму ЭП. При использовании станции в этом режиме после заглубления подъёмно-опускного устройства ОГАС включается в режим излучения – формируется довольно мощная акустическая посылка определённой формы и длительности (от 3 до 200 мс), в зависимости от типа ОГАС, режима работы, условий. Дальность до цели обычно не превышает 5000-6000 м в зависимости от условий поиска и определяется по времени от излучения импульса до приёма отражённого сигнала. Однако с появлением современных малошумящих ПЛ эти дальности существенно снизились. Можно предполагать, что с переводом ОГАС на низкие частоты, дальности обнаружения ПЛ в режиме ШП возрастут.

По принятому методу обследования пространства в горизонтальной плоскости различают ОГАС шагового поиска и кругового обзора. При шаговом поиске акустический сигнал излучается передающей антенной в определённом секторе. Антенна остается в этом положении в течение времени, необходимого для прохождения акустической волной расстояния, равного двойной дальности действия ОГАС. В течение этого времени включено приёмное устройство. Если контакт не установлен, то антенна (диаграмма) автоматически перемещается относительно вертикальной оси на ширину главного максимума характеристики направленности, и производится новая посылка. И так, шаг за шагом, последовательно просматривается весь горизонт (сектор). Очевидно, что с применением подобного метода, особенно при большой дальности станции и диаграмме направленности шириной 25-30 град; на круговое обследование потребуется очень много времени. Водная среда обследуется последовательно по секторам, а не весь горизонт одновременно, Поэтому станции шагового поиска применяются ограниченно, причём для сокращения времени обследования ширину обследуемого сектора увеличили до 60-90 град.

В ОГАС с круговым обзором акустическая посылка излучается по всему горизонту одновременно, после чего осуществляется круговой приём эхо-сигналов. В этом случае наблюдаются все объекты, находящиеся в пределах дальности ОГАС.

На противолодочных (многоцелевых) вертолётах военно-морских сил США и НАТО находятся ОГАС американского производства AN/AQS-13 (модификации А, В, С, D, Е, F, AN/AQS-18); английские – тип 195, Hisos-1; французские HS-12, DUAV-4 с последующими модификациями и другие. Большинство этих.ОГАС снабжены сложными системами датчиков со схемами формирования лучей и позволяют за одну- две посылки обнаружить ПЛ, определить её пеленг, дальность и скорость движения.

Опускаемая гидроакустическая станция AN/AQS-13A поступила на замену ОГАС AN/AQS-10, выпускавшейся с 1955 г. Она имеет несколько модификаций на основе базовой модели. В одной из последних её модификациях AN/AQS-13F используются частоты 9,5-10,5 кГц. При поиске ПЛ станция может работать в режиме ШП и ЭП, а также в режиме звукоподводной связи телефоном или телеграфом (только станция AN/AQS-13A).

Начиная с модификации AN/AQS-13B, станции для улучшения условий выделения полезного сигнала и устранения ложных целей с экрана индикатора могут дополняться адаптивным процессором APS (Adaptive Processor Sonar). С помощью APS повышается точность определения скорости цели, усиливается принимаемый сигнал. Большая энергия, излучаемая длинными импульсами в режиме APS, в сочетании с узкополосным анализом улучшает условия выделения полезного сигнала, особенно в условиях помех.

В этом режиме на индикаторе кругового обзора, кроме отображения пеленга и дальности, воспроизводится также значение до- плеровской радиальной скорости ПЛ.

Акустическая система станции размещается в опускном устройстве и состоит из трубчатых преобразователей – одного излучающего и восьми приёмных, расположенных над ним. Ширина диаграммы направленности каждого элемента составляет 45 град. В корпусе опускного устройства размещены также датчик температуры батитермографа.

Спуск и подъём опускного устройства осуществляется на 30 жильном кабель-тросе длиной 150 м с помощью лебёдки, барабан которой приводится во вращение гидромоторами. На вертолёте размещается также ряд дополнительных обеспечивающих применение станции устройств: указатель длины выпущенной части кабель-троса, датчики его вертикальности. Кроме того, в комплекте оборудования вертолёта имеется доплеровский измеритель путевой скорости и угла сноса, по сигналам которого вертолёт удерживается в точке висения (вручную или автоматически). Причём чувствительность последнего устройства очень велика. Сигнал смещения выдается при скорости вертолёта 400 м/ч.

Опускаемая гидроакустическая станция AN/AQS-18 также кругового обзора, и наряду с ОГАС AN/AQS-13F, для восьмидесятых годов являлась наиболее современной. Она работает в диапазоне частот 9,2-10,8 кГц. В конструкции этих станций просматриваются основные тенденции развития подобного типа технических устройств: уменьшение массогабаритных характеристик, увеличение глубины опускания приёмно-излучающего устройства и дальности обнаружения ПЛ.

В качестве индикаторов в комплекте станции AN/AQS-18 используется многоцелевой самописец и электронно-лучевая трубка с шестью масштабами дальности, максимальный из которых рассчитан на 18 км. На электронно-лучевой трубке кроме дальности показывается также пеленг на цель, величина его изменения, характер объекта, величина изменения расстояния. Имеется двухканальная слуховая система.

Станции AN/AQS-18, в том числе и поставлявшиеся в другие страны, комплектовались опускаемыми устройствами, существенно отличавшимися от ранее применявшихся. Кроме излучающих и приёмных элементов в опускаемое устройство поместили компас, генераторное устройство, усилитель мощности, датчик температуры воды, свинцово-цинковую аккумуляторную батарею для питания электронных схем и накопления энергии в генераторе.

Вертолёт SH-60B

Вертолёт SH-60B в зоне поиска. С правого борта виден магнитометр.

Противолодочный вертолёт Каман SH-2D "Си Спрайт" с буксируемым магнитометром.

Верхняя часть опускного устройства снабжена кольцевой акустической наделкой, которая обеспечивает стабилизацию процессов режима опускания и подъёма с большой вертикальной скоростью (подъём – 8,2 м/с, опускание – 5,2 м/с).

Уменьшение веса и габаритов отдельных элементов ОГАС, а также размещение подзаряжаемого постоянным током источника питания электроэнергией в опускаемом устройстве позволили вместо тяжелого кабеля использовать одножильный коаксиальный кабель толщиной всего 5 мм (обычный кабель имел диаметр. 12,5 мм и состоял из 30 проводов) и увеличить его длину до 460 м, причем время опускания на эту глубину такое же, как у станции AN/AQS-13, акустическое устройство которой заглубляется на 150 м.

На базе американской AN/AQS-13 в Великобритании создана станция типа 195, которая работает в режиме панорамного поиска в четырех секторах (шириной по 90 град, каждый) способом пульсирующей развёртки. Она входила в состав ППС вертолёта «Си Кинг» Великобритании.

Другая разработанная в Великобритании ОГАС – HISOS-1 устанавливается на вертолётах «Линкс». Информация, получаемая с её помощью, может обрабатываться бортовой ЦВМ AQS-902. Станция комплектуется гидроакустической широкополосной антенной решеткой, обеспечивающей более высокую точность определения пеленга цели и дальность обнаружения по сравнению со станцией типа 195. Антенна станции может заглубляться до 300 м. Имеются сведения, что система обработки данных этой станции может обрабатывать также информацию от буёв.

Во Франции вертолёты вооружались гидроакустической станцией DUAV-4, которая работала в режимах ШП и ЭП и обеспечивала также измерение радиальной скорости ПЛ по доплеровскому сдвигу частот. Приемно-излучающее устройство станции снабжалось малошумным приводом.

Более совершенной является ОГАС HS-12. В режиме шумопеленгования её антенна излучает импульсы акустической энергии прямоугольной или синусоидальной формы с частотной и гиперболической модуляцией. Повышение точности пеленгования обеспечивается за счёт использования цифровых методов формирования и управления диаграммой направленности.

В состав бортового оборудования станции HS-12 входят электронная аппаратура, схемы управления, специализированный процессор, индикаторы, аппаратура встроенного контроля, а также лебедка с гидроприводом. Радиоэлектронные блоки, размещенные в опускном устройстве, управляют излучением, формируют диаграмму направленности, осуществляют фильтрацию сигналов, а также усиление, квантование и определение максимума принимаемого сигнала.

Гидроакустическая антенна станции состоит из 12 керамических преобразователей. В дополнение к ним оператор может применять три полулуча. Система обеспечивает также панорамный пассивный поиск в полосе частот шириной 1 кгц в диапазоне от 7 до 20 кгц. Когерентная обработка сигналов и классификация контакта производится по 12 каналам. В опускном устройстве размещён также датчик температуры батитермографа. По мере погружения опускаемого устройства данные о температуре воды обрабатываются и поступают в запоминающее устройство.

Для уменьшения размеров кабеля в системе применена цифровая техника и мультиплексоры, что позволило погружать при- емоизлучающую систему на глубину до 300 м. На лёгких вертолётах может устанавливаться кабель длиной 170 м с более строгими ограничениями по весу.

Станция HS-12 устанавливалась в 80-х годах на большинстве средних противолодочных вертолётах, таких, как «Линкс».