Что такое сонар: определение и назначение гидролокационной системы

Сонар - удивительная гидролокационная система, позволяющая эффективно обнаруживать подводные объекты. Как появилось это гениальное изобретение, какие принципы лежат в его основе и где оно применяется - обо всем этом вы узнаете в нашей статье. Погрузимся в мир ультразвука!

Что такое сонар: определение и назначение

Сонар (от англ. SOund Navigation And Ranging) - это гидроакустическая система, предназначенная для обнаружения и определения местоположения подводных объектов с помощью акустических, точнее ультразвуковых, сигналов.

Основное назначение сонара - это поиск и обнаружение различных подводных объектов, будь то корабли, подводные лодки, мины, косяки рыб, рельеф дна и т.д. По сути сонар выполняет под водой те же функции, что и радиолокатор в воздухе.

Принцип действия сонара основан на свойстве ультразвука отражаться от подводных объектов и регистрации этих отраженных сигналов. Измеряя время между посылкой зондирующего сигнала и приемом отраженного от цели эхо-сигнала, сонар позволяет определить дистанцию до объекта, его направление и скорость.

Идея использования ультразвука для гидролокации впервые возникла во Франции в конце Первой мировой войны - ее независимо предложили физик Поль Ланжевен и инженер Константин Шиловский в 1915-1918 годах. Официально изобретателем сонара считается Ланжевен, хотя его устройство изначально было пассивным приемником, тогда как Шиловский сконструировал активную гидролокационную систему с отдельным передатчиком и приемником. С тех пор принцип работы сонара практически не изменился, но его возможности существенно расширились.

Как устроен сонар: основные элементы

Любой сонар состоит из нескольких основных функциональных элементов:

1. Передатчик, генерирующий зондирующие акустические сигналы.
2. Приемник, принимающий отраженные сигналы.
3. Антенна, обеспечивающая излучение сигналов в заданном направлении.
4. Индикатор, отображающий полученную информацию.
5. Вспомогательные устройства: усилители, фильтры, блоки обработки сигналов и т.д.

Рассмотрим подробнее назначение этих элементов.

Передатчик сонара вырабатывает электрические импульсы высокой мощности, которые преобразуются в акустические колебания с помощью пьезоэлектрических или магнитострикционных излучателей. Передатчики могут генерировать как хорошо слышимые звуковые частоты (десятки кГц), так и ультразвук (сотни кГц и выше).

Приемник сонара принимает отраженные от целей акустические сигналы, преобразует их в электрические импульсы и после усиления передает на последующую обработку и индикацию.

Антенна сонара выполняет двойную функцию:

1. Направленного излучения зондирующих сигналов в заданный сектор обзора.
2. Приема отраженных сигналов с высокой чувствительностью.

В качестве антенн чаще всего используются пьезоэлементы, реже - рупорные антенны. Для расширения сектора обзора антенну выполняют поворотной с помощью сервоприводов.

Индикатор отображает данные, полученные сонаром: дальность до целей, их координаты, скорость перемещения и другую информацию в удобном для оператора виде. Современные сонары имеют мониторы с графическим отображением целей.

Принцип работы сонара: инструкция

Зная, что такое сонар, можно разобраться и в принципе его работы. Он основан на посылке под воду акустических импульсов и приеме их эхо-сигналов, отраженных от подводных целей. Давайте разберем этот процесс более подробно:

1. Передатчик генерирует электрические импульсы, которые преобразуются излучателем в ультразвуковые посылки.
2. Эти посылки распространяются в воде со скоростью звука около 1500 м/с.
3. Достигнув подводного объекта (цели), часть акустической энергии отражается от него.
4. Отраженный сигнал (эхо) возвращается к приемнику гидролокатора.
5. Приемник усиливает принятый сигнал и передает его на индикатор для обработки и отображения.

Зная скорость звука в воде и интервал времени между посылкой зондирующего импульса и приемом эхо-сигнала, сонар вычисляет дистанцию до цели. А по направлению антенны в момент приема эхо определяются координаты объекта обнаружения.

Режимы работы сонаров

Сонары могут работать в активном и пассивном режимах.

В активном режиме собственный передатчик гидролокатора излучает зондирующие импульсы, обеспечивая активный поиск и обнаружение подводных объектов.

В пассивном режиме сонар не излучает, а только принимает акустические сигналы от различных источников в океане, например шумы двигателей кораблей и подводных лодок. Это позволяет обнаруживать объекты скрытно, без выдачи своего местоположения.

Что определяет сонар

Что же именно способен определить гидролокатор о подводных объектах, помимо дальности до них:

• Глубину погружения;
• Курс и скорость цели;
• Размеры объекта;
• Состав дна моря, рельеф грунта.

Кроме того, современные цифровые сонары могут распознавать тип надводных и подводных кораблей по особенностям отраженных сигналов.

Зарядное устройство для сонара и его назначение

Зарядное устройство для сонара предназначено для обеспечения электропитания гидроакустического комплекса от судовой электросети и подзарядки аккумуляторов в межпоисковый период.

Основные функции зарядного устройства:

• прием электроэнергии от судовой сети;
• преобразование напряжения сети в стабилизированное напряжение, необходимое для питания сонара;
• контроль и регулировка зарядного тока аккумуляторов;
• защита от переполюсовки и превышения зарядного тока.

Кроме того, современные зарядные устройства для сонара комплектуются системами дистанционного контроля, сигнализации и цифровой индикации параметров.

Зарядное устройство СОНАР УЗ для подводных лодок

В состав гидроакустических комплексов подводных лодок входят специальные зарядные устройства, предназначенные для зарядки аккумуляторных батарей в подводном положении от гребного электродвигателя.

Особенности:

• влагозащищенное исполнение аппаратуры для размещения внутри прочного корпуса;
• системы охлаждения и термостабилизации режимов работы;
• повышенная надежность, виброустойчивость и долговечность при несении боевого дежурства.