Контрольная работа Расчет полярной диаграммы дальности действия гидролокатора горизонтального действия

Заказать контрольную работу по дисциплине гидроакустические приборы и системы недорого онлайн можно на нашем сайте. Гарантии. Доработки без доплаты. Сопровождение до сдачи.

Исходные данные для расчета эксплуатационных параметров гидролокатора горизонтального действия L, м Рэ, кВт эа, % f0, кГц f, кГц , мс а, см b, см 3.8 33 20 1.3 15 15.3 19.4

Исходные данные для расчета акустического сечения об¬ратного рассеяния Косяк рыбы Rэ = 0.25 м э = 1 мс uk, В uэ, В rk, м rэ, м 19.2 7.3 140 100

Интенсивность шумовой помехи Iш = 1.824941  10-10 Вт/м2

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН Рэ – электрическая мощность генератора, Вт эа – электроакустический КПД антенны, fo – рабочая частота, Гц  f – полоса пропускания частот приемника, Гц  — длительность зондирующего импульса, мс a – размер прямоугольной антенны (длина), см b – размер прямоугольной антенны (ширина), см с – скорость звука в воде, м/с

1. Расчет энергетической дальности действия. 1.1. Теоретическое введение Одним из основных тактических параметров гидролокатора является максимальная дальность действия, которая подразделяется на энергетическую и геометрическую. Энергетическая дальность действия (ЭДД) — это максимальное расстояние (rmax) от гидроакустической антенны до обнаруженного объекта, при котором полезный эхосигнал может быть выделен в регистрирующих приборах на фоне помех (реверберация, шумы моря, шумовое поле движущегося судна и т.д.). Свойства акустических волн и среды, в которой они распространяются, оказывают значительное влияние на дальность действия гидроакустических приборов. Следует иметь в виду, что объекты, от которых отражаются акустические волны, могут иметь различные размеры, акустические свойства, структуру и т.д., что также влияет на дальность действия. Существует не¬сколько зависимостей для определения ЭДД гидролокатора. Довольно часто используется зависимость вида:

где: rmax — энергетическая дальность действия, км β — коэффициент затухания звука в море ДБ/КМ Ра — излучаемая акустическая мощность, Вт γ — коэффициент осевой концентрации σ — площадь акустического поперечного сечения обратного рассеяния от подводного объекта, м2 δ — коэффициент распознавания ІП — интенсивность помех рыболокации, Вт/м2 Для определения ЭДД гидролокатора необходимо предварительно рассчитать следующие параметры: -излучаемую акустическую мощность (Ра) -коэффициент осевой концентрации антенны (γ ) -коэффициент затухания звука в море ( β ) -коэффициент распознавания ( δ ) -площадь акустического поперечного сечения обратного рассеяния от подводного объекта (σ> -энергетическую дальность действия, в условиях помех 1.2. Расчет излучаемой акустической мощности (Вт) где Рэ – электрическая мощность генератора, Вт эа – электроакустический КПД антенны, относит. ед. Ра = 3800  0.33 = 1254 Вт

1.3. Расчет коэффициента осевой концентрации прямоугольной антенны

где s – площадь излучающей поверхности антенны, м2 a, b – геометрические размеры излучающей поверхности прямоугольной антенны, м fo – рабочая частота излучения, Гц c – скорость распространения звука в воде, м/с  — длина волны излучения, м

1.4. Расчет коэффициента затухания

где fo – рабочая частота излучения, кГц

1.5. Расчет коэффициента распознавания

где kб – коэффициент надежности приема (или пороговый коэффициент равный отношению напряжений сигнал/помеха) (k  1,5) f – ширина полосы частот пропускания приемника, Гц  — длительность зондирующего импульса, с

1.6. Расчет акустического поперечного сечения обратного рассеяния объекта (косяка) , м2 где Rэ – радиус эквивалентной сферы, м uk – напряжение на входе приемника от отраженного сигнала косяка рыбы, В uэ – напряжение на входе приемника от отраженного сигнала эквивалентной сферы, В rk – расстояние до косяка рыбы, м rэ – расстояние до эквивалентной сферы, м э – длительность зондирующего импульса, при которой «измерялось» акустическое поперечное сечение обратного рассеяния косяка, с  — длительность зондирующего импульса, с э – площадь поперечного сечения обратного рассеяния эквивалентной сферы, м

1.7. Расчет энергетической дальности действия гидролокатора в условиях шумовой помехи (1-й способ – с помощью трансцендентного уравнения. Решение графическое). Исходное уравнение энергетической дальности действия: , км Pa – акустическая мощность, Вт  — коэффициент затухания звука в море, ДБ/км  — коэффициент осевой концентрации к – площадь акустического поперечного сечения обратного рассеяния объекта, м2 δ — коэффициент распознавания IШ – интенсивность шумовой помехи, Вт/м2 Умножением левой и правой частей значения на 0,05 приводим его к виду

где М – постоянная величина (правая часть уравнения)

Расчет правой части трансцендентного уравнения

где Ра – акустическая мощность гидролокатора, 1254 Вт  — коэффициент осевой концентрации, 66.28 к – акустическое поперечное сечение обратного рассеяния косяка рыбы, 21.4 м2 δ — коэффициент распознавания, 0.4804 Iш – интенсивность шумовой помехи, 1.824941  10-10 Вт/м2

Используя приложение 4, по величине Мк = 0.867 находим Хмк=0.370 дБ Тогда энергетическая дальность действия в условиях шумовой помехи для косяка рыбы

2. Полярная диаграмма дальности действия. 2.1.1. Теоретическое введение Для того, чтобы эффективно использовать возможности гидролокаторов при поиске объектов промысла, важно иметь представление о величине зоны, просматриваемой прибором, т.е. знать дальность обнаружения объекта не только по направлению основного максимума, но и по другим направлениям в пределах действующего угла диаграммы направленности антенны. Ясно, что по этим другим направлениям дальность действия гидролокатора будет меньше, чем по осевому направлению. Если от места расположения антенны откладывать по со¬ответствующим направлениям дальность обнаружения одного и того же объекта, то получим диаграмму, называемую полярной диаграммой дальности действия (ДДК). Полярная ДДД, таким образом, есть геометрическое место точек, отображающих положение обнаруженного объекта при условии, что величина эхо-сигнала от него в указанных точках имеет одно и то же минимально необходимое для обнаружения значение. Полярная ДДД определяется, прежде всего, направленностью действия антенны, а также акустическими (отрицательными) свойствами объекта и чувствительностью гидролокатора – минимальной интенсивностью эхо-сигнала, который может быть зарегистрирован гидролокатором. В связи с этим полярная ДДД как бы обобщает свойства гидролокатора и объекта, полнее описывает поисковые качества гидролокатора.

2.1.2. Расчет полярной диаграммы дальности, действия.

Ширина ДМ антенны на нулевом уровне , км где R () – характеристика направленности антенны в горизонтальной плоскости. rо – дальность действия гидролокатора по осевому направлению при отсутствии затухания (с учетом влияния шумовой помехи), м, 2298 м

можно определить с учетом волнового размера по формуле.

Где l/=0.1735/0.075=2.31 — волновой размер

— полусумма сторон (длины и ширины) антенны гидролокатора, м  — длина волны зондирующего импульса, м Ширина ДН на нулевом уровне определяется

где a – размер антенны в горизонтальной плоскости, м. Т.к. о = 22.74° > 10°, то углы  для построения полярной DDD будут задаваться с дискретностью 5°.

Для определения параметров r () следует воспользоваться приложением 4

По M() определяются значения x(), а по ним рассчитываются значения r() , км Результаты расчетов заносятся в таблицу 1. Таблица 1. Значения величин r() в горизонтальной плоскоти , град 0 5 10 15 20 25 R () 1 0,935 0,756 0,508 0,247 0,025 roR(), км 2,298 2,148 1,737 1,167 0,569 0,057 М (), дБ 0,316 0,295 0,239 0,160 0,078 0,008 хм(), дБ 0,199 0,190 0,164 0,121 0,067 0,008 r(), км 1,236 1,180 1,019 0,752 0,416 0,050

Полярная диаграмма дальности действия гидролокатора, построенная по данным таблицы 1, приведена на рисунке 1.