82656

РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОЛОКАТОРА

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Расчет энергетической дальности действия проводится с использованием уравнения гидролокации в логарифмической форме, обеспечивающего наиболее удобные и экономичные расчеты, которые позволяют избежать вычислительных ошибок.

Русский

2015-03-01

167.88 KB

30 чел.

                                                            Содержание                                                            стр

Тактико технические данные________________________________________________________2

1.  РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОЛОКАТОРА__________3

1.1  Уравнение гидролокации_______________________________________________________3

1.2  Уровень источника излучения  __________________________________________________3

1.3  Расчет силы цели______________________________________________________________4

1.4  Расчет уровня шумовой помехи__________________________________________________5

1.5  Оценка порога обнаружения____________________________________________________6

1.6  Потери на распространение_____________________________________________________7

2.  РАСЧЕТ ДИАГРАММЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ (ЗОНА ОБНАРУЖЕНИЯ)_10

3.  РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ                         АКУСТИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ________________________________________________________13

4.  ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ РЫБОПОИСКОВЫМИ ПРИБОРАМИ_____17

4.1  Погрешности измерений дистанции от ошибок в скорости развертки_________________17

4.2  Погрешность за отклонение скорости звука от стандартной_________________________18

4.3  Погрешность измерения дальности за рефракцию луча_____________________________18

4.4   Разрешающая способность по дальности и углу гидроакустических промысловых приборов_______________________________________________________________________20

5.  ТАКТИЧЕСКИЕ  ВОПРОСЫ  ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ              ПОИСКОВЫХ СИСТЕМ_________________________________________________________22

5.1  Построение траектории гидролокационной линии_________________________________22

5.2. Дешифровка эхограмм________________________________________________________25

Список использованной литератуты________________________________________________25

Тактико технические данные ГАПП

«Сарган К»

Диаграмма направленности   

α(в)*α(г)

14

град

Длительность посылки     

τ

3

мс.

Рабочая частота ГАПП  

F

19,7

кГц

Импульсная мощность генератора

W

3

кВт.

Скорость разворота антенны  

w

60

град/мин

Количество посылок   

 

170,5

раз/мин

Коэффициент усиления  

 

150

дБ

Площадь антенны          

Sa

0,07

кв.м

1.РАСЧЕТ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ГИДРОЛОКАТОРА

1.1. Уравнение гидролокации

Расчет энергетической дальности действия провидится с использованием уравнения гидролокации в логарифмической форме, обеспечивающего наиболее удобные и экономичные расчеты, которые позволяют избежать вычислительных ошибок. При этом следует учитывать, что в современной гидроакустике основные физические величины приводятся в относительных единицах - децибелах, являющихся производными от логарифмов тех же гидрофизических понятий.

Как известно, основное уравнение гидролокации в логарифмической форме имеет вид:

DL = SL- 2TL+ TS- NL ;

Где:

DL -уровень обнаружения сигнала (Detektion Level),дБ ;

 SL-уровень источника (Source Level),дБ ;

ТL- потери на распространение (Тransmission Loss),дБ ;

ТS-сила цели (Target Strength),дБ ;

NL-уровень шумовой помехи (Noise Level),дБ.

Основные элементы уравнения определяются по выражениям, приведенным ниже.

1.2.Уровень источника излучения

Уровень источника акустического излучения можно определить из выражения

SL=10·lg W+DI+170,9 дБ/мкПа ;

DI-индекс направленности, дБ. Значение индекса направленности гидроакустической антенны определяется ее физическими размерами и длинной акустической волны излучаемой ею и определяется выражением :

DI=10 lg S-20 lg λ+10,99 ;

здесь S = 0,07 кв.м - площадь антенны ;

         λ -длина звуковой волны, м.

           λ=1500/F ;

F=19,7 кГц ;

λ=1500/(19,7*1000)=0,0761 м ;

DI=10 lg 0,07 – 20 lg 0,0761 +10,99 ;

DI=21,8 дБ ;

SL=10 lg (3*1000*0,6) + 21,8 + 170,9 = 225,25 ;

где W= 3 кВт -акустическая мощность источника ;

1.3. Расчет силы цели

Отражательная способность промысловых объектов характеризуется логарифмически выраженным уровнем эхосигнала- силой цели. Значение силы цели в децибелах вычисляется из выражения –

TS= 10 lg(Iо/Iп  ) ;

где Iо и Iп - соответственно интенсивности отраженного и падающего сигналов измеренные на расстоянии 1 метра от объекта эхолокации. Так как отраженная интенсивность эхосигнала существенным образом зависит от свойств объекта (его размеров, формы, плотности, шероховатости и т.п.),то для рыбных объектов получены эмпирические выражения для расчетов силы цели. Наиболее используемым является выражение величины силы цели для одиночного промыслового объекта приведенное в источнике [3,стр.292], для различных пород рыб. Усердное значение силы цели для одиночной рыбы с размерами, находящимися в интервале 0,7<L/λ <90,имеет вид :

TS = 19,1 lg L- 0,9 lg F -62 ;

где L= 42 -длина рыбы, см;

      F - частота сигнала, кГц.

Если известны плотность скопления промысловых объектов s(k) и озвученный акустическим сигналом объем V(1) или объем косяка V(2), то можно вычислить количество одиночных рыб N. Общая сила цели косяка в этом случае будет рассчитываться как:

TS = 19,1 lgL-0,9 lgF+10 lgN-62 ;

Это же выражение для известных S(k) и V(1) или V(2) будет иметь вид:

TS = 19,1 lg L-0,9 lg F+10 lgV+10 lg S(k)-62 дБ ;

                          TS=19,1 lg 42 – 0,9 lg (19,7) + 10 lg 456700 + 10 lg 2,9 -62 = 29,1 дБ ;

1.4. Расчет уровня шумовой помехи

Величина интенсивной шумовой помехи Iш, воспринимаемая гидроакустической аппаратурой, зависит от ряда причин. Для анализа влияния шумовой помехи на работоспособность гидроакустической системы необходимо оценить шумы основных источников. К наиболее существенным следует отнести два вида шумов - гидродинамические шумы, обусловленные движением судна и шумы, обусловленные гидрометеорологическими факторами (ветер, волнение) - так называемые шумы моря. Гидродинамические шумы, обусловленные обтеканием наружной обшивки судна водой и вращением гребных винтов, создают помехи в работе гидроакустических приборов. Этот вид шумов особенно возрастает в диапазоне скоростей, превышающих 10 узлов. Достаточно подробный анализ причин и функциональные зависимости уровней шума изложен в [1, с.47-92], [9, с. 118-132], [10, с.342-392], [2, с.68-70].В общем случае можно оценить уровень шумовой помехи, создаваемой движением судна, по эмпирическому выражению, аппроксимирующему ряд экспериментальных данных, которое приведено в [10, с.363]. В данное выражение входит расстояние от судна, на котором производится измерение шума. Принимая во внимание, что для гидролокаторов эта дистанция равна примерно 1 м, можно преобразовать данное выражение для учета уровня помех создаваемого промысловым судном  ,в результате получим выражение:

NL = 30 lg V+9 lg W-20 lg F+23,46 дБ ;

NL =30 lg 4,9+9 lg 6800 -20 lg 19,7+23,46 = 52,8 дБ ;

где NL-уровень шумовой помехи, дБ;

          V -скорость судна, уз;

         W -водоизмещение судна, т;

         F - частота работы гидроакустического прибора, кГ;

    Следует учесть, что выражение для оценки NL достаточно общее. Кроме того, по различным курсовым углам излучения и приема гидроакустических приборов уровень шумовой помехи будет различным. Наибольший уровень шума наблюдается с кормовых курсовых углов. Необходимо помнить, что для каждого типа судна круговая диаграмма распределения шумовой помехи индивидуальна. Вместе с тем для ряда судов типовых проектов шумовое поле имеет одинаковое распределение. В заданиях на курсовую работу приведены диаграммы типовых распределений уровней шума по курсовым углам, которые позволяют определить значение шумовой помехи NL в функции и от курсового угла. В этом случае уровень шумовой помехи от движения судна возрастает на DNL.

Кроме шумовой помехи, обусловленной движением судна, необходимо учитывать влияние гидродинамических помех создаваемых шумами моря. Для оценки уровня шумовых помех следует проанализировать причины порождающие гидродинамические шумы моря. В основном значение шумовой помехи NLм зависит от состояния моря и скорости ветра и определяется графически по данным. Количественную оценку шумовой помехи моря можно также получить, используя эмпирическую формулу акустического давления , преобразуя это выражение, в логарифмическую форму получаем зависимость, позволяющую вычислить ветровой шум моря :

NLм = 65,1+30 lg Vв-50,4 lg F  ;

где Vв  - скорость ветра м/с;

F - рабочая частота гидроакустической станции, кГц.

NLм = 65,1+30 lg 19,3-50,4 lg 19,7 =38,42 дБ ;

Например : при Vв = 10 м/с и F =19,7кГц NL(м) = 49,85 дБ, общая величина шумовой помехи представляет собой сумму рассмотренных помех :

NLS =NL+ lg(1+10((NL-NLм)/20)) ;

NLS =52,8+lg(1+10((52,8-38,42)/20)) = 53,59 дБ ;

1.5 Оценка порога обнаружения

Величина уровня обнаружения сигнала DL (в литературе также используется термин "порог обнаружения" (Deteсtion Threshold) зависит от соотношения сигнал/шум и относится к входу системы приемник - индикатор - оператор.

В случае присутствия эхосигнала на входе гидроакустической системы оператор может принять два решения: "сигнал есть" или сигнал нет". При отсутствии сигнала на входе системы могут быть приняты эти же два решения. Вероятность того, что в случае присутствия сигнала принято правильное решение "сигнал есть", называется вероятностью обнаружения P(D). Вероятность принятия неверного решения - "сигнал есть" в случае его отсутствия - называется вероятностью ложной тревоги P(F). Oбе величины зависят от параметров технического характера (индикаторов) и субъективного характера (оператора). Их соотношение может в процессе работы и приобретения опыта существенно изменяться.

Для расчета следует воспользоваться заданной величиной P(D) и P(F) для своего варианта. По заданной величине P(D) и P(F) оценивается значение коэффициента обнаружения d .

Преобразованное выражение для d из [8] будет иметь вид:

d= ;

d== 4,96 ;

Можно также использовать графическое решение для оценки коэффициента обнаружения, приведенное в приложении 7. Для оценки значении DL существенным является априорное (до опытное) знание формы эхосигнала. Однако, учитывая, что в рыбопоисковой гидроакустике априорная форма эхосигнала неизвестна, расчет порога обнаружения следует вести по приведенному выражению:

DL= 5 lg d + 5 lg(∆F)-5 lg t ;

где d- коэффициент обнаружения ;

       ∆F- полоса пропускания приемного тракта, Гц ;

          t- длительность эхосигнала, (в с.) ;

При τ = 3 мс полоса пропускания приемного тракта  ∆F =0,333кГц =333 Гц ;

t = (3 * 3)*10-3  = 0,009 c

DL=5 lg 4,96 + 5 lg 333 -5 lg 0,009 = 26,32 дБ ;

1.6. Потери на распространение

Потери на распространение рассматривают как суммарную величина потерь на расширение фронта волны и потерь вследствие затухания. Потери на расширение фронта волны характеризуют эффект ослабления акустической мощности сигнала по мере удаления фронта волны от источника. Потери на расширение фронта волны существенным образом зависят от типа волновой поверхности. Поэтому при оценке потерь на расширение фронта необходимо, прежде всего, установить тип волновой поверхности для варианта, рассчитываемого в курсовой работе.

Если источник звука имеет размеры значительно меньше дистанции до объекта эхолокации и глубина места соизмерима с дистанцией, а температура среды не создает звуковых каналов, то можно принять закон расширения фронта волны сферическим. В этом случае потери на расширение фронта сферической волны определяются по выражению:

TL(1) = 20 lg R ;

где R - дистанция, м ;

Цилиндрические волны наблюдаются в тех случаях, когда среда имеет плоскопараллельные верхнюю и нижнюю границы. Границами, формирующими условия образования цилиндрических волн в мелком море, могут служить дно и поверхность. В случае наличия на незначительной глубине резкого температурного скачка образуется приповерхностный звуковой канал, и условия на потери будут описываться законом потерь для цилиндрических волн. Потери при распространении в мелком море имеют много специфического. Для более полного рассмотрения этого вопроса студенты могут воспользоваться источником  в котором изложены методы определения потерь для характерных случаев мелкого моря.

Для расчета потерь при распространении акустических сигналов в морской воде имеют значение потери на затухание. Потери такого типа определяются эффектами поглощения, рассеяния и утечки энергии из звуковых каналов. Если потери на рассеяние звука и утечки из каналов зависят от условий распространения, то поглощение звука имеется всегда и определяется гидрофизическими характеристиками водной среды. Выражение потерь на распространение звука с учетом поглощения для сферической волны:

TL = 20 lg R + α R (1.2) ;

где α - коэффициент избыточного поглощения, дБ/км.

Оценка коэффициента избыточного поглощения звука может проводиться по весьма упрощенному выражению для частот сигналов до 60 кГц :

α = 0,036 F 1,5  (1.3) ;

α = 0,036*19,71,5 = 3,15 дБ/км ;

где F - рабочая частота, кГц;

         α -коэффициент поглощения дБ/км.

Коэффициент поглощения α,полученный как по выражению (1.3),имеет размеренность в дБ/км, поэтому при подстановке в формулы (1.1) и (1.2) рассчитанного значения следует переводить его величину в дБ/м путем умножения на коэффициент 0.001.

α (дБ/км)*0.001 = α (дБ/м) ;

3,1*0,001 = 0,0031 дБ/м ;

Для вычисления величины энергетической дальности решим уравнение (1.1) относительно потерь на распространение, зависящих от дальности. Преобразованное выражение будет иметь вид:

TLд  = 0,5·(SL+TS -DL -NL)  (1.4) ;

TLд = 0,5*(225,25+29,1-26,32-52,8)=87,81 дБ ;

Таким образом, выражение (1.4) позволяет получить численную величину допустимого уровня потерь на распространение, т.к. все члены уравнения, входящие в правую часть, определяются по вышеприведенным выражениям. Общее выражение для оценки энергетической дальности в случае сферических волн с учетом потерь, обусловленных поглощением, имеет вид:

для протяженной цели

TL = 20 lg R + α R ;

87,81 = 20 lg R+0,0031*R

График зависимости TLд от R

   TLд

R

Решив трансцендентное уравнение находим R= 4612,871 ;

2. РАСЧЕТ ДИАГРАММЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ

(ЗОНА ОБНАРУЖЕНИЯ)

При выборе тактики гидроакустических поисковых приборов и систем следует помнить, что излучение акустических сигналов осуществляется не только по нормали к гидроакустической антенне, но и при отклонении от оси. Акустическая мощность имеет наибольшее значение на оси излучения, и по этому направлению антенны гидроакустическая система обладает наибольшей энергетической дальностью, рассчитанной в разделе 1. Одновременно дальность действия гидроакустической системы по другим направлениям антенны будет меньше, поскольку на ней сказывается влияние фактора направленности. На основе диаграммы направленности и величины энергетической дальности действия можно получить диаграмму энергетической дальности. Исходя из условия равномерности обратного рассеяния акустического сигнала, диаграмму энергетической дальности действия можно получить из выражения:

20lgR+2αR=TLд+D ;

где D – уровень направленности антенны ;

Направленность антенны D , выраженная в логарифмической форме и её линейное значение G(q) связаны отношением D = 20lgG(q). Таким образом, для расчета диаграммы энергетической дальности и её графического построения необходимо рассчитать величину возможных потерь на распространение TL по выражению (1.4), затем дать оценку G(q) - уровня диаграммы по заданному направлению. Значение  G(q) для антенны прямоугольной  формы  в  горизонтальной  плоскости  рассчитывается  по:

2*J*sin((π d/λ)sin(λ))

G(q)= -------------------------           ;

d/λ)sin(λ)

где d  - диаметр антенны, м;

          - длина волны, м;

          q- значение угла отклонения от оси излучения.

λ=0,0761 м ;

S=(π/4)*d2 м2 ;

где S – площадь антенны ;

S= ;

d= ;

d=0,3 м ;

Таблица расчета диаграммы энергетической дальности

q

Gq

D

TLд+D

R

r*sinq

R*cosq

0

1

0

87,81

4612,871

0

4612,871

5

0,817922

-1,74576

86,06424

3772,969

328,8118

3758,614

10

0,392

-8,13428

79,67572

1808,245

313,9756

1780,778

15

0,01675

-35,5196

52,29036

77,26614

19,99651

74,63375

20

0,208957

-13,5989

74,21113

963,891

329,6468

905,7697

25

0,167762

-15,5061

72,30388

773,8649

327,0269

701,3703

30

0,017897

-34,9442

52,86584

82,55881

41,27665

71,49962

35

0,101072

-19,9074

67,9026

466,2313

267,4021

381,9264

40

0,125607

-18,0197

69,79028

579,4089

372,414

443,8721

45

0,073421

-22,6836

65,1264

338,6815

239,4701

239,4978

50

0,003368

-49,4527

38,35726

15,53582

11,90049

9,987

55

0,062749

-24,0479

63,76209

289,4514

237,0929

166,0392

60

0,089226

-20,9901

66,81986

411,5897

356,4312

205,8223

65

0,087734

-21,1367

66,67334

404,7046

366,7726

171,0662

70

0,070937

-22,9826

64,82743

327,2222

307,4782

111,9442

75

0,050267

-25,9743

61,83566

231,8752

223,9685

60,03532

80

0,032771

-29,6902

58,11978

151,1682

148,8689

26,26539

85

0,021639

-33,2954

54,51462

99,81654

99,43576

8,710451

90

0,017879

-34,9532

52,85678

82,47272

82,47272

0,009542

95

0,021666

-33,2844

54,52559

99,94261

99,56337

-8,69841

100

0,032824

-29,6762

58,13384

151,4131

149,1161

-26,2734

105

0,050339

-25,9619

61,84813

232,2084

224,3042

-60,0697

110

0,07101

-22,9736

64,83645

327,562

307,8235

-111,989

115

0,087775

-21,1326

66,67741

404,8942

366,9841

-171,061

120

0,089188

-20,9939

66,81609

411,4108

356,324

-205,65

125

0,062591

-24,0698

63,74022

288,7235

236,5351

-165,567

130

0,003103

-50,1645

37,64547

14,31347

10,96629

-9,19869

135

0,073687

-22,6521

65,15786

339,9101

240,3945

-240,311

140

0,125685

-18,0144

69,79564

579,7665

372,7466

-444,06

145

0,100801

-19,9307

67,87928

464,9812

266,7732

-380,841

150

0,018453

-34,6786

53,13138

85,12166

42,57504

-73,7093

155

0,168204

-15,4833

72,32673

775,9036

328,0512

-703,142

160

0,208727

-13,6084

74,20158

962,8321

329,494

-904,698

165

0,015587

-36,1445

51,66548

71,90272

18,62453

-69,4487

170

0,393679

-8,09716

79,71284

1815,99

315,7341

-1788,33

175

0,819163

-1,73259

86,07741

3778,693

330,1816

-3764,24

180

0,999997

-2,2E-05

87,80998

4612,859

1,067402

-4612,86

ДИАГРАММЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ


3. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ДАЛЬНОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ЛУЧЕЙ

Фактором, определяющим геометрическую дальность действия гидролокационной системы, является рефракция акустических лучей. Рефракция обусловлена непостоянством распределения скорости звука, прежде всего вертикальной плоскости. Неоднородность распределения скорости звука в первую очередь зависит от характера распределения температуры и солености воды. Поэтому для построения геометрической картины распространения акустических лучей студент должен уметь рассчитывать градиенты температур и скоростей звука, знать закон Снеллиуса, описывающий преломление звуковых лучей при переходе через границы среды с различным акустическим сопротивлением.По данным из технического задания или по данным, приведенным в приложении 2,строят профиль распределения температуры по вертикали. С помощью характерных вертикальных профилей для заданного района географического района рассчитываются температурные градиенты по слоям, при этом предполагая, что в пределах дальности действия гидролокатора в горизонтальной плоскости изменений температуры нет. Температурные градиенты рассчитываются по приближенному выражению :

Gт = T /Z (3.1.) ;

где T-изменение температуры от слоя к слою;

Z - толщина слоя в пределах которого изменение температуры линейно.

Знаки T и Z определяются из следующих выражений:

T=T(i+1)-Ti; Z=Z(i+1)- Zi ;

Далее рассчитывается градиент скорости звука в i-м слое по выражению.

Gc=0,0182+(4,587-0,09 Ti)Gт+1.31Gs (3.2.) ;

         где Gs  - градиент солености, %0 м;

Ti -температура в заданном i -м слое; T(i+1) - температура в следующем слое. Вводя допущение о линейности изменения температуры и линейном изменении скорости звука, траекторию акустического луча можно считать достаточно близкой к окружности. Для построения дуги окружности в пределах слоя необходимо знать радиус кривизны и центр окружности. Радиус кривизны траектории луча определяется по:

R =Cs  /Gc, (3.3.) ;

где Cs - постоянная Снеллиуса (определяет скорость движения фронта волны по границе раздела сред с различными величинами акустического сопротивления),

Cs  =Ci  /sinQi, (3.4.) ;

 здесь Ci- скорость звука в  i-м слое;

           Qi  - угол входа луча в i -й слой;

Скорость звука рассчитывается по одной из многочисленных эмпирических формул [4,с.247],[9, с. 46],[10, с.133]. При расчетах на ЭВМ наиболее удобной можно считать упрощенную формулу Лерpоя, поскольку в ней учитывается влияние статического давления:

С=1492.9+3(T-10)-0.006(T-10)2-0.04(T-18)2+1.2(S-35) -0.01(T-18) (S- 35)+ Z/61 ;

где  S   -соленость , %о;

       Z   - текущее значение глубины, м ;

Расчет начального угла входа, устанавливаемого оператором гидроакустической станции, ведется, исходя из предполагаемой глубины нахождения объекта промысла Zр. Если Zр находится не далее второго слоя, или на глубине в 10-100 раз меньшей чем энергетическая дальность действия гидролокатора, то установочный угол наклона антенны гидролокатора β определяется из выражения:

β = arc sin((Zр-Zа)/Rmax) ;

β = arc sin ((474-8)/4612,871)= 5,790 ;

где Zр  -глубина объекта промысла;

        Zа- заглубление гидроакустической антенны ;

        Rmax- энергетическая дальность действия гидролокатора.

При получении больших значений угла наклона антенны гидролокатора следует устанавливать угол наклона не более полуширины диаграммы направленности в вертикальной плоскости.

Значение угла входа луча Qi  определяется  от β как

Qi=90- β ;

 

и подставляется в первую строку колонки Qi   

Далее по закону Снеллиуса находят угол входа луча в следующий слой из выражения:

Ci/sin Qi  =C(i+1)/ sin Q(i+1) ;

или, после преобразования относительно угла преломления получим выражение :

Q(i+1)=arc sin((C(i+1)*sin Qi  /Ci)) ;

При расчетах траектории акустических лучей можно использовать табличную форму, что позволит избежать многих ошибок при "ручном" счете с помощью непрограммируемого калькулятора

.

Таблица для расчетов может иметь следующий вид.

N

H

T

S

dZ

dT

dS

Gt

Gc

Ci

Qi

Сs

R

1

0

21,7

35

 

 

 

 

 

1526,631

84,20

1534,48

 

2

70

12

35

70

-9,7

0

-0,139

-0,407

1498,584

77,5823

1534,48

-3767,6

3

122

6

35

52

-6

0

-0,115

-0,418

1477,044

74,274

1534,48

-3674,46

4

470

5

35

348

-1

0

-0,003

0,0064

1478,695

74,5031

1534,48

238222,5

5

905

8

35

435

3

0

0,007

0,0458

1497,712

77,4319

1534,48

33503,96

Затем данные таблицы используются для графического построения траектории акустических лучей.

4.ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ РЫБОПОИСКОВЫМИ ПРИБОРАМИ

4.1. Погрешности измерений дистанции от ошибок в скорости развертки

Значение Hi определяется путем интерполяции ближайших глубин с карты (приложение 1) по текущему месту судна, выбранному для соответствующего варианта из данных для расчетов Величина ti вычисляется как среднее значение из серии измерений (не менее пяти),произведенных на приборе, заданном в варианте, и в диапазоне, необходимом для измерения Hi. Измерения проводятся в лабораториях института на действующих приборах. Средняя величина ti вычисляется по выражению:

   n

t=(1/n)  ti ;

    i=1

а значение среднеквадратической погрешности:

n

_

)2

(t

t

i



i

i 1

n

1

Время t,с

Среднее t'

Глубина

ti-ti'

(ti-ti')^2

σ

58,2

 

 

0,12

0,0144

 

57,9

 

 

-0,18

0,0324

 

58,0

58,08

470

-0,08

0,0064

±0,13

58,1

 

 

0,02

0,0004

 

58,2

 

 

0,12

0,0144

 

Общее выражение для оценки величины систематической погрешности и ее случайной составляющей имеет вид:

H= Hi*(1-60/ ti);

H= 470*(1-60/ 58,08)=-15,53 ;

 

где H -погрешность измерения дистанции, м;

         Hi   -текущее (измеренное) значение глубины ,м;

 ti -среднее значение из ряда измерений времени развертки за контрольное число посылок, с;

σ-среднеквадратическая погрешность измерения ti (из серии не менее пяти измерений ).

4.2. Погрешность за отклонение скорости звука от стандартной.

Расчёт производим по формуле:

R=R*(1-C/1500) ;

где С-среднее значение скорости звука по траектории;   C=1491.37 м/с,

R-измеренное значение дальности.  

Рассчитываем поправку для Rmax:

R=4612,871*(1-1491,37/1500) =26,539 (м) ;

4.3  Погрешность измерения дальности за рефракцию луча

Выражение погрешности наклонной дальности имеет вид:

R=Rи-2*R*sin(Rи*90˚/(*R)) ;

Где, Rи - глубина и-того слоя ;

       R - радиус кривизны берем минимальный = -3674,46 м ;

Таблица зависимости погрешности дальности от рефракций акустического луча :

∆R

0

0

500

0,422409

1000

3,15616

1500

10,5019

2000

24,73895

2500

48,11474

По данным  таблицы строим график зависимости погрешности дальности от рефракции акустического луча.

График зависимости погрешности дальности от рефракции акустического луча

            ∆R                                    

                                                                                                                                             Rи

4.4 Разрешающая способность по дальности и углу гидроакустических промысловых приборов

С учетом широких углов диаграммы направленности, внутрикосяковой реверберации и других факторов разрешающая способность значительно отличается от "физического" размера акустического зондирующего импульса. Общее выражение для разрешающей способности по глубине, будет иметь вид:

H = C(+tp)/2);

где H - разрешающая способность, м;

         τ- длительность зондирующего импульса, с ;

         tp- длительность реверберации , с;

         c - расчетное значение скорости звука, м/с.

При локации объектов промысла над грунтом находящихся не на одной прямой, а несколько в стороне от дистанции до грунта, расстояние от объекта до грунта несколько увеличится и без учета реверберации будет определяться по выражению:

H = R (1 - cos(/2))+C/2*cos(/2);

где R -дальность (глубина) до дна;

       Q/2 - величина угла между дистанцией до дна и направлением на объект, градус;

График разрешающей способности по дальности:

5.  ТАКТИЧЕСКИЕ  ВОПРОСЫ  ПРИМЕНЕНИЯ ГИДРОАКУСТИЧЕСКИХ  ПОИСКОВЫХ  СИСТЕМ

5.1 Построение траектории гидролокационной линии

Рассчитываем траекторию гидролокационной линии, которая необходима для оценки величины просматриваемой площади максимальным радиусом энергетической дальности.

Для этого используем следующую систему уравнений:

                                         Y = R·Sin( - ·t)

                                         X = R·Cos( - ·t) + Vs·t

 где  = ± 60 - угол разворота антенны на п/б и л/б, заданный при автоматическом поиске (т.е. сектор охватываемый рыболокатором составляет 120);

R – максимальная энергетическая дальность действия гидролокатора;

– угловая скорость разворота антенны;

t –  текущее время;

Vs – скорость движения судна.

Для расчетов гидролокационной линии был принят  промежуток времени  между точками        ∆t = 4 с, и произведен расчет для трех разворотов антенны при автоматическом поиске, причем обратный ход антенны составляет 12 секунд  за который судно проходит путь, равный s=12*Vs(м).

Таблица расчетов траектории гидролокационной линии

a

S

X

Y

a

S

X

Y

a

S

X

Y

-60

0

-3965,09

2289,244

-60

131,0804

-3965,09

2420,324

-60

262,1608

-3965,09

2551,405

-57

2,520778

-3839,84

2496,144

-57

133,6012

-3839,84

2627,224

-57

264,6816

-3839,84

2758,305

-54

5,041556

-3704,07

2696,209

-54

136,122

-3704,07

2827,289

-54

267,2024

-3704,07

2958,37

-51

7,562333

-3558,15

2888,898

-51

138,6428

-3558,15

3019,978

-51

269,7232

-3558,15

3151,059

-48

10,08311

-3402,48

3073,689

-48

141,1635

-3402,48

3204,77

-48

272,2439

-3402,48

3335,85

-45

12,60389

-3237,48

3250,083

-45

143,6843

-3237,48

3381,164

-45

274,7647

-3237,48

3512,244

-42

15,12467

-3063,61

3417,604

-42

146,2051

-3063,61

3548,684

-42

277,2855

-3063,61

3679,765

-39

17,64544

-2881,34

3575,798

-39

148,7259

-2881,34

3706,879

-39

279,8063

-2881,34

3837,959

-36

20,16622

-2691,17

3724,24

-36

151,2467

-2691,17

3855,321

-36

282,3271

-2691,17

3986,401

-33

22,687

-2493,62

3862,53

-33

153,7674

-2493,62

3993,61

-33

284,8478

-2493,62

4124,69

-30

25,20778

-2289,24

3990,294

-30

156,2882

-2289,24

4121,375

-30

287,3686

-2289,24

4252,455

-27

27,72856

-2078,59

4107,191

-27

158,809

-2078,59

4238,271

-27

289,8894

-2078,59

4369,351

-24

30,24933

-1862,24

4212,906

-24

161,3298

-1862,24

4343,986

-24

292,4102

-1862,24

4475,066

-21

32,77011

-1640,78

4307,156

-21

163,8505

-1640,78

4438,237

-21

294,9309

-1640,78

4569,317

-18

35,29089

-1414,83

4389,691

-18

166,3713

-1414,83

4520,772

-18

297,4517

-1414,83

4651,852

-15

37,81167

-1185

4460,291

-15

168,8921

-1185

4591,371

-15

299,9725

-1185

4722,452

-12

40,33244

-951,921

4518,769

-12

171,4129

-951,921

4649,849

-12

302,4933

-951,921

4780,93

-9

42,85322

-716,233

4564,972

-9

173,9337

-716,233

4696,052

-9

305,0141

-716,233

4827,133

-6

45,374

-478,582

4598,78

-6

176,4544

-478,582

4729,86

-6

307,5348

-478,582

4860,941

-3

47,89478

-239,62

4620,107

-3

178,9752

-239,62

4751,188

-3

310,0556

-239,62

4882,268

0

50,41556

0

4628,903

0

181,496

0

4759,983

0

312,5764

0

4891,064

3

52,93633

239,6195

4625,149

3

184,0168

239,6195

4756,229

3

315,0972

239,6195

4887,31

6

55,45711

478,5822

4608,863

6

186,5375

478,5822

4739,943

6

317,6179

478,5822

4871,024

9

57,97789

716,2332

4580,096

9

189,0583

716,2332

4711,177

9

320,1387

716,2332

4842,257

12

60,49867

951,921

4538,935

12

191,5791

951,921

4670,016

12

322,6595

951,921

4801,096

15

63,01944

1185

4485,499

15

194,0999

1185

4616,579

15

325,1803

1185

4747,659

18

65,54022

1414,83

4419,94

18

196,6207

1414,83

4551,021

18

327,7011

1414,83

4682,101

21

68,061

1640,783

4342,447

21

199,1414

1640,783

4473,528

21

330,2218

1640,783

4604,608

24

70,58178

1862,239

4253,238

24

201,6622

1862,239

4384,319

24

332,7426

1862,239

4515,399

27

73,10256

2078,59

4152,565

27

204,183

2078,59

4283,645

27

335,2634

2078,59

4414,725

30

75,62333

2289,244

4040,71

30

206,7038

2289,244

4171,79

30

337,7842

2289,244

4302,871

33

78,14411

2493,623

3917,987

33

209,2245

2493,623

4049,067

33

340,3049

2493,623

4180,148

36

80,66489

2691,167

3784,739

36

211,7453

2691,167

3915,819

36

342,8257

2691,167

4046,9

39

83,18567

2881,335

3641,339

39

214,2661

2881,335

3772,419

39

345,3465

2881,335

3903,499

42

85,70644

3063,606

3488,186

42

216,7869

3063,606

3619,266

42

347,8673

3063,606

3750,346

45

88,22722

3237,479

3325,707

45

219,3077

3237,479

3456,787

45

350,3881

3237,479

3587,868

48

90,748

3402,479

3154,354

48

221,8284

3402,479

3285,434

48

352,9088

3402,479

3416,515

51

93,26878

3558,153

2974,604

51

224,3492

3558,153

3105,685

51

355,4296

3558,153

3236,765

54

95,78956

3704,074

2786,957

54

226,87

3704,074

2918,037

54

357,9504

3704,074

3049,118

57

98,31033

3839,843

2591,933

57

229,3908

3839,843

2723,014

57

360,4712

3839,843

2854,094

60

100,8311

3965,086

2390,075

60

231,9115

3965,086

2521,155

60

362,9919

3965,086

2652,236

График траектории гидролокационной линии

Список использованной литературы:

  1.    Конспект лекций по дисциплине «Гидроаккустические поисковые приборы» Соколов М.М.
  2.  «Електронавигационные и рыбопоисковые приборы» Логинов К.В.
  3.  «Промысловая гидроаккустика и рыболокация» Кудрявцев В.И.
  4.  «Промысловые гидроакустические приборы» Павлов Г.Н.
  5.  Хребтов А.А. и др. Справочник: Судовые эхолты.-Л.: Судос трое-

ние,1982.-232 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35760. Хрящи гортани, особенности их строения и развития у детей, изменения в период мутации 15.64 KB
  Наибольший из них — непарный щитовидный хрящ, у которого различают две соединённых между собой под почти прямым (у мужчин) или тупым (120° у женщин) углом четырёхугольные пластинки. От задних краёв пластинок отходит две пары рожек (верхние и нижние).
35761. Ференц Ліст 315.5 KB
  Біографія Ференц Ліст народився в селі Доборьян австрійська назва Райдинг біля міста Шопрон Угорщина Батьки 1 Батьки Франца Ліста Адам Ліст 1776 1826 служив у князя Естергазі доглядачем поголів'я овець. Після закінчення католицької гімназії в Прессбурзі нині Братислава Адам Ліст став послушником в францисканському ордені але через два роки вирішив з нього піти. Він на все життя зберіг дружбу з одним із францисканців що як припускають деякі дослідники надихнуло його назвати сина Францем а сам Ліст також підтримуючи зв'язки...
35762. Вітраж «Вічність». Творчий проект 10.02 MB
  Історія вітража і вітражного мистецтва сягає своїм корінням у часи раннього середньовіччя. Спрощення стосується лише технології але не до художніх достоїнств вітража тут все залежить від здібностей і смаку. Розмір і форма вітража завжди залежать від того місця куди його встановлять. Слід зменшити краю шаблонів на товщину металу з якого виготовляють жилку що скріпляє окремі частини вітража.
35763. Виготовлення обладнання для бісеру 482.5 KB
  Ми не випадково для свого проекту обрали тему «Виготовлення обладнання для бісеру» , тому, що він є невідємною складовою для того, щоб зробити виріб з бісеру, а картини в усі вікі притягували до себе захоплені погляди. Картини , з бісеру, коритуютьсяч популярністю, бо є дуже оригінальними.
35764. ПРОЕКТ Тарелка. Техника «декупаж». (обслуживающий труд) 410.5 KB
  Техника декупаж. На уроках технологии я познакомилась с техникой декупаж. Декупаж – это аппликация но аппликация особенная – покрытая лаком она выглядит как роспись. В этом и вся прелесть декупажа полет фантазии не ограничен.
35765. Творческий проект. Последовательность выполнения проектов. 401 KB
  Проведение экологической экспертизы изделия или анализ экологических факторов влияющих на выбор решения проблемы исследования. Подсчет себестоимости изготовленного изделия предполагаемой прибыли и срока окупаемости или подробное рассмотрение экономических факторов влияющих на выбор решения проблемы. Разработка при необходимости бизнесплана рекламы товарного знака изделия или услуги. Проект может состоять из отдельных частей например эскизов рисунков чертежей на изготовление какоголибо изделия или разработки технологического...
35766. Вязание крючком. Творческий проект 1.16 MB
  Цель проекта: Связать крючком красивое аккуратное изделие которое обязательно должно понравиться бабушке. Задачи проекта: Провести исследование и анализ идей вариантов моего изделия Разработать эскиз моего проектного изделия Организовать рабочее место Подобрать инструменты и приспособления для различных операций Подобрать материал для изделия с правильным сочетанием цвета Контроль качества моей работы Оценка готового изделия Экологическое обоснование Вязание крючком. История и не только Вязание крючком – очень известное и...
35767. Зубочелюстная система животных и человека 56.5 KB
  В процессе эволюции идет усиленная редукция первичного жевательного аппарата и первичного сустава. Фактически на смену примитивного зубочелюстного аппарата развивается новый вторичный жевательный аппарат у млекопитающих. Этот жевательный аппарат приобретает новые признаки.
35768. Творчий проект «Кухонна дошка» 492 KB
  2 Визначення собівартості виробу Матеріал Ціна одиниці вимірювання грн Витрата матеріалів Вартість витрат грн. Вмат Брусок липовий 1000 грн м3 00063 м3 63 Усього 63 3. г при тарифі на електроенергію 025 вартість спожитої електроенергії складає Ве=025 035=009 грн Матеріальні витрати Мв=ВматВс = 665 грн 009 грн = 674 грн.= 3132 грн.