견인된 어레이 소나
Towed array sonar |
견인된 배열 음파탐지기는 [1]해저나 수상 선박 뒤에 케이블로 견인되는 하이드로폰 시스템입니다.수 킬로미터 길이의 케이블을 통해 선박 뒤에 있는 하이드로폰을 끌면 어레이의 센서가 선박 자체의 소음원으로부터 멀리 떨어져 신호 대 잡음비가 크게 개선되어 조용하고 소음 방출이 적은 잠수함 위협이나 지진 [2]신호와 같은 희미한 접촉의 탐지 및 추적의 효율이 향상됩니다.
견인된 어레이는 선체에 장착된 음파 탐지기에 비해 해상도와 범위가 우수합니다.또한 선체에 장착된 음파 탐지기의 사각지대인 배플을 커버합니다.그러나 시스템을 효과적으로 사용하면 선박 속도가 제한되므로 케이블이 손상되지 않도록 주의해야 합니다.
역사
세계 1차 대전 동안, "전기 장어"로 알려진 견인된 음파 탐지기가 미국 해군 물리학자 하비 헤이스에 의해 개발되었다.이 시스템은 최초의 견인 음파탐지기 어레이 설계로 알려져 있습니다.각각 12개의 하이드로폰이 연결된 두 개의 케이블을 사용했습니다.그 프로젝트는 전쟁 [2]후 중단되었다.
미 해군은 1960년대 소련의 [2]핵잠수함 개발에 대응해 예인선 기술 개발을 재개했다.
견인된 어레이의 현재 사용 현황
해상 선박에서 견인된 어레이 케이블은 일반적으로 드럼통에 보관된 후 사용 시 용기 뒤에 감겨져 있습니다.미 해군 잠수함은 일반적으로 선체를 따라 설치된 선외기 튜브 안에 견인된 어레이를 저장하고 우현 [2]꼬리에 구멍이 있습니다.또한 시스템을 작동시키는 데 사용되는 캐비닛이 [3]잠수함 내부에 있는 동안 밸러스트 탱크(자유 홍수 구역)에 장비가 있습니다.
견인된 어레이 시스템의 하이드로폰은 케이블을 따라 특정 거리에 배치되며, 엔드 엘리먼트는 음원에서 삼각 측량할 수 있는 기본적인 능력을 얻을 수 있을 만큼 충분히 떨어져 있습니다.마찬가지로 다양한 요소가 위아래로 각도 조정되어 목표물의 추정 수직 깊이를 삼각 측량할 수 있습니다.또는 깊이 검출을 지원하기 위해 3개 이상의 어레이를 사용한다.
선박의 프로펠러에서 처음 수백 미터 떨어진 곳에는 보통 하이드로폰이 없습니다. 왜냐하면 하이드로폰의 효과는 추진에 의해 발생하는 소음(협착 및 선체 흐름 소음), 진동 및 난류로 인해 감소하기 때문입니다. 이는 선박 장착 어레이와 같은 문제를 반복할 것입니다.수상 선박에 사용되는 감시 견인 어레이 센서 시스템에는 케이블에 음파 탐지기가 장착되어 깊이 조정 가능한 원격 작동 차량(ROV)을 당깁니다.다른 중량 케이블이 ROV 커넥터에서 흘러나와 견인된 어레이가 더 낮은 깊이로 떨어질 수 있습니다.긴 지진 스트리머는 길이를 따라 중간 파라반이 있어 실시간으로 어레이의 깊이를 조정하는 데 사용할 수 있습니다.
ROV의 깊이를 변경하면 견인된 어레이를 다른 열층으로 배치할 수 있으며, 지표면 대잠전(ASW) 함정이 이 층의 위아래를 볼 수 있습니다.이는 열층 위 또는 아래에서 반사에 의해 소리가 전달되는 밀도와 온도 차이를 보상합니다.어레이의 '테일'을 레이어 아래에 떨어뜨리는 것으로, 표면 ASW 플랫폼은 따뜻한 상부 레이어 아래의 차가운 물 속에 숨어 있는 조용하고 물에 잠긴 접점을 보다 잘 검출할 수 있습니다.잠수함은 마찬가지로 열층 위에 잠수함의 꼬리를 띄워 수면 전투원을 감시할 수 있다.
어레이의 하이드로폰은 음원을 검출하는 데 사용될 수 있지만, 어레이의 진정한 가치는 빔포밍과 푸리에 해석의 신호 처리 기술을 음원의 거리와 방향을 계산하는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라 그 기계 noi의 독특한 음향 시그니처에 의해 배의 종류를 식별하는 데에도 사용할 수 있다는 것이다.이를 위해 하이드로폰의 상대위치를 알 필요가 있다.보통 케이블이 직선(안정적)일 때 또는 자기검출시스템(스트레인 게이지 참조), GPS 또는 기타 케이블에 내장된 방법 및 하이드로폰 요소의 상대위치를 보고하는 방법만을 사용하여 어레이의 형상을 감시하고 수정할 필요가 있다.곡률에 대한 것입니다.
지구물리학에서 사용
견인된 어레이 시스템은 해저 [5]지질층의 지진 탐사를 위해 석유 및 가스 산업에서도 사용됩니다.사용되는 시스템은 해군 시스템과 개념이 유사하지만 일반적으로 더 길고 주어진 배열에 더 많은 스트리머가 있습니다(경우에 따라서는 6개 이상).각 스트리머의 일반적인 하이드로폰 간격은 약 2m이며, 각 스트리머의 길이는 최대 10km입니다.스트리머를 다른 높이로 비행시켜 이른바 3D 어레이를 만들기도 합니다.
제한 사항
견인된 어레이 시스템을 효과적으로 사용하려면 데이터 샘플링 간격 동안 선박이 직선적이고 수평인 항로를 유지해야 합니다.조작 또는 경로 변경은 어레이를 방해하고 샘플링된 데이터 스트림의 분석을 복잡하게 만듭니다.이러한 불안정 기간은 해상 시험 기간 동안 면밀히 테스트되며 선원들의 장교와 사병 음파 탐지 전문가들에 의해 알려져 있습니다.최신 시스템은 빔 형성 산술 처리의 일부로 컴퓨터에 의해 곡률에 대해 자동으로 보정될 수 있는 데이터를 보고하고, 요소 대 요소의 상대적 위치를 지속적으로 자가 측정함으로써 보상합니다.
또한 견인된 어레이가 전개되는 동안 선박은 전체 최고 속도를 제한해야 합니다.유체역학적 항력은 속도의 제곱 함수로 증가하며, 케이블이 끊어지거나 계류 하드웨어가 손상될 수 있습니다.또한 견인되는 어레이의 부력에 따라 최소 속도를 설정해야 할 수 있습니다(군용 어레이는 밸러스트 방식으로 침몰하고 지구물리학 어레이는 약 10m에서 중성 부력을 갖게 됩니다).또한 해저와 접촉하거나 선박이 후방으로 추진될 경우 어레이가 손상될 수 있으며, 너무 심하게 휘어질 경우 어레이가 손상될 수도 있습니다.
「 」를 참조해 주세요.
레퍼런스
- ^ Petr Tichavský and Kainam Thomas Wong (January 2004). "Quasi-Fluid-Mechanics-Based Quasi-Bayesian Cramér–Rao Bounds for Deformed Towed-Array Direction Finding" (PDF). IEEE TRANSACTIONS ON SIGNAL PROCESSING. Vol. 52 (1 ed.). p. 36.
- ^ a b c d Carlo Kopp (December 2009). "Identification underwaterwith towed array sonar" (PDF). Defence Today. pp. 32–33.
- ^ Affairs, This story was written by Shelby West, MARMC Public. "MARMC Engineers Host NUWC Newport OA-9070E Towed Handling System Training". www.navy.mil. Retrieved 2020-02-09.
- ^ Thomas Folegot, Giovanna Martinelli, Piero Guerrini, J. Mark Stevenson (2008). "An active acoustic tripwire for simultaneous detection and localization of multiple underwater intruders". The Journal of the Acoustical Society of America.
{{cite journal}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크) - ^ Qihu Li (2012). Advanced Topics in Science and Technology in China: Digital Sonar Design in Underwater Acoustics: Principles and Applications. Zhejiang University Press. p. 524. ISBN 978-7-308-07988-4.
