главная	астрономия	гидрометеорология	имена на карте	судомоделизм
навигация	устройство НК	памятники	морпесни	морпрактика
протокол	сокровищница	флаги	семафор	традиции
морвузы	мороружие	словарик	моравиация	кают-компания

Радиолокация

Все современные подводные лодки имеют радиолокационные станции (РЛС). С помощью РЛС активного действия можно обнаружить любую цель независимо от того, излучает она электромагнитную энергию или нет. Пассивная станция, или как ее чаще называют поисковый радиолокационный приемник, предназначен для обнаружения объектов с работающими активными радиолокационными установками.
Аппаратура опознавания («свой — чужой») позволяет командиру подводной лодки определить государственную принадлежность обнаруженного объекта. Если на подводной лодке имеется только радиолокационный ответчик, то с его помощью командир может дать ответ о своей принадлежности обнаружившему и запрашивающему его кораблю или самолету.

Радиолокационная станция

Чтобы определить местоположение какого-либо объекта относительно подводной лодки, необходимо измерить дистанцию до этого объекта и определить направление на него.
Принцип определения дистанции до цели с помощью радиолокационной станции основан на отражении электромагнитной волны от препятствия на пути ее распространения.
Радиолокационная станция посылает в пространство серию мощных электромагнитных импульсов. Встретив на своем пути какой-либо объект, электромагнитные волны отражаются от него и возвращаются обратно. С помощью приемника станции можно принять отраженный сигнал (радиоэхо). Сила отражения зависит от особенностей отражающего объекта: от формы его поверхности, материала, величины, а также угла падения радиоволн. Если объект невелик, эхо будет очень слабым. От большого объекта возникает более заметное отражение. Особенно сильное радиоэхо вызывают металлические тела.
Импульсы радиолокационной станции отражаются от кораблей, самолетов, береговой черты, позволяя обнаружить их даже в ночной мгле, тумане, через дымовую завесу.
Дистанция до объекта определяется по времени запаздывания отраженного импульса относительно излученного станцией. Так как скорость распространения радиоволн равна ЗООООО км/сек, то время прохождения импульса от радиолокационной станции до объекта и обратно очень мало. Оно измеряется миллионными долями секунды (микросекундами).
Например, пусть время запаздывания отраженной волны относительно посланной или время (Т) прохождения импульса равно 400 микросекунд = 0,0004 сек. Тогда дистанция до обнаруженного объекта составит:

Д = 300 000 км/сек * 0,0004 сек = 60 км.

При расстоянии до цели 450 км время, потребное волне для прохождения пути, будет равно:

Т = 450 км * 2 / 300 000 км/сек = 0,003 сек.

Приведенные примеры показывают, что секундомер не пригоден для определения времени запаздывания отраженной волны. Для этой цели в радиолокационной станции применяется специальный прибор—индикатор, основу которого составляет электронно-лучевая трубка.

Простейшая радиолокационная станция состоит из следующих основных элементов: антенны, передатчика, приемника, индикатора, хронизатора (синхронизатора), источника питания, антенного переключателя.
При определении дальности до цели элементы схемы работают следующим образом. Передатчик через антенну излучает мощный кратковременный импульс электромагнитных колебаний ультравысокой частоты. В момент излучения на экране электронно-лучевой трубки индикатора появляется отметка А начального (зондирующего) импульса. Излученный импульс, распространяясь со скоростью света, достигает цели и, отразившись от нее, возвращается обратно к радиолокационной станции. В это время электронный луч в электронно-лучевой трубке, сделав отметку начального импульса, движется горизонтально по экрану слева направо со скоростью, пропорциональной скорости движения электромагнитного импульса в пространстве. Он оставляет светящийся след на пути своего движения, так называемую развертку.
Хронизатор задает ритм работы всей станции, создавая импульсы электрического напряжения, которые периодически повторяются. Эти импульсы подаются во все основные узлы станции и заставляют их работать согласованно друг с другом. Они включают передатчик, определяют время работы приемника, управляют работой индикатора. Поэтому их называют управляющими импульсами в отличие от тех, которые излучаются в пространство.
После излучения импульса антенна с помощью антенного переключателя отключается от выхода передатчика и подключается на вход приемника (смотрите на рисунок).
Когда отраженный от цели импульс возвратится к антенне радиолокационной станции, он принимается и усиливается в приемнике, а поступив на индикатор, создает на экране трубки светящийся выброс Б. Расстояние между отметками А и Б пропорционально времени Т запаздывания отраженного импульса Т от цели относительно импульса передатчика, поэтому шкалу на экране индикатора можно было бы проградуировать в микросекундах. Но так как дистанция до объекта пропорциональна времени запаздывания Т, то шкалу индикатора градуируют непосредственно в единицах расстояния - километрах, милях и кабельтовых. В этом случае для определения дистанции до объекта достаточно прочитать цифру на шкале у основания отметки.
Радиолокационная станция не должна посылать очередного импульса до тех пор, пока не вернется сигнал, отраженный от самого отдаленного объекта в пределах зовы обзора. Значит, пауза между импульсами определяется тем промежутком времени, которое затрачивают электромагнитные волны, чтобы пробегать расстояние до объекта и обратно. Пусть объект находится на расстоянии 150 км. Волна проходит этот путь дважды: туда и обратно. Следовательно, она затратит на свое путешествие одну тысячную секунды. Это и определяет продолжительность паузы. Даже самый скоростной реактивный самолет за такой короткий промежуток времени продвинется едва на несколько десятков сантиметров. Значит, радиолокатор может с успехом следить за самыми быстрыми целями.
Какова же должна быть продолжительность самого импульса? Она определяется расстоянием до ближайшего объекта, который необходимо обнаружить. Пусть до него 150 м. Чтобы пройти это расстояние туда и обратно, волне требуется всего одна, миллионная, доля секунды. Значит, начав излучение, уже через одну миллионную долю секунды следует прервать его, чтобы принять самое ближнее радиоэхо. Это и определяет длительность импульса. Время излучения импульса измеряется обычно миллионными долями секунды.
Так как радиолокационные станции выполняют различные задачи, для каждой из них заранее определяют длительность импульсов и величину пауз между ними. Значит, и частоты повторения импульсов для станций разных типов различны.
Например, радиолокационная станция метрового диапазона типа «291», установленная на английских подводных лодках во время второй мировой войны, имела длительность импульса 1—2 микросекунды. Частота повторения импульсов этой станции составляет 500 импульсов в секунду.
Для определения направления (курсового угла, пеленга) на цель радиолокационная станция излучает энергию не равномерно во все стороны, а направленно, в одну сторону пучком. Это достигается тем, что применяется специальная антенна направленного действия. Антенна вращается вокруг вертикальной оси, соединенной с градусной шкалой для отсчета курсового угла или пеленга.
При определении направления на цель антенну вращают до тех пор, пока отметка отраженного импульса на экране индикатора не достигнет наибольшей величины. Это положение антенны соответствует направлению, при котором антенна устанавливается в направлении цели. По градусной шкале против специального визира отсчитывают курсовой угол или пеленг на цель.
Наиболее сложным узлом радиолокационной станции является индикатор. Основной элемент его — электронно-лучевая трубка.
Электронно-лучевая трубка — это запаянная стеклянная колба с широким дном и длинным узким горлом, из которой удален воздух. В основании узкой части расположен катод, рядом с ним — так называемый управляющий электрод, дальше по оси трубки два полых цилиндрических анода, затем устройство из двух пар отклоняющих пластин и, наконец, экран.
Вылетая с раскаленной поверхности катода, электроны попадают в сферу действия управляющего электрода. Путем изменения электрического напряжения на управляющем электроде регулируют количество электронов, летящих вдоль трубки к экрану, и тем самым уменьшают или увеличивают плотность их пучка, изменяя таким образом яркость светящегося пятна на экране.
При выходе из отверстия управляющего электрода электроны под действием анодов, на которые подается большое напряжение, набирают скорость. Кроме того, электрическое поле, создаваемое анодами, не дает электронам разлетаться в стороны и собирает их в одну точку на экране, подобно тому, как собирательная линза фокусирует световые лучи.
С внутренней стороны экран покрывается составом, способным светиться под ударами быстро летящих электронов. В том месте, куда направляется электронный поток, возникает резко очерченное светящееся пятно, видимое снаружи.
Для управления положением пятна на экране служат две пары отклоняющих пластин: горизонтальная и вертикальная. Если напряжение к пластинам не приложено, то пучок электронов попадает в самый центр экрана. Если же пластины зарядить (приложить к ним какое-либо напряжение), между ними возникает электрическое поле, которое изменит направление электронного потока и таким образом сместит пятно на экране.
Представим себе, что верхняя пластина заряжена положительно, а нижняя — отрицательно. Электроны как отрицательно заряженные частицы будут отталкиваться нижней пластиной и притягиваться верхней: пятно на экране переместится вверх. При положительно заряженной нижней пластине пучок электронов опустится и светящаяся точка соответственно передвинется вниз. Таким же образом можно перемещать пятно и по горизонтали, для чего служит другая пара пластин. При этом, если такое перемещение совершается быстро, то на экране получается сплошная горизонтальная светящаяся линия или развертка.
Принятый и усиленный отраженный сигнал подается в радиолокационных станциях на горизонтальную пару пластин, вызывая отклонение луча вверх. На линии развертки получается резкий вертикальный выброс (отметка цели). Чем дальше находится обнаруживаемый объект, тем больше времени пройдет до прихода отраженного сигнала и тем большее расстояние светящееся пятно пройдёт по экрану трубки, прежде чем луч отклонится вверх от горизонтали и сделает отметку на экране. Чем ближе расположены и чем крупнее предметы, отражающие радиоволны, тем выше и получаемые от них световые отметки на экране. Быстрота смещения отметки цели показывает, с какой скоростью движется (приближается к радиолокационной станции иди удаляется от нее) предмет наблюдения.
Картина, которую электронный луч рисует на экране трубки, позволяет опытному оператору разглядеть очень многое. Кроме расстояния до объекта и направления на него, он может определить, что именно обнаружено: корабль, самолет или остров. Если это группа кораблей или самолетов—оператор выявляет, сколько их в группе.
Мы рассказали о так называемом амплитудном методе отметки цели, когда отраженный радиосигнал в конечном счете действует на горизонтальные пластины, вызывая вертикальный световой выступ на линии развертки.
В радиолокационных станциях и в том числе в станциях подводных лодок широко применяется метод яркостной отметки отраженных сигналов. В этом случае яркость линии развертки на экране минимальная. Усиленный приемником отраженный сигнал подается на управляющий электрод трубки. В момент приема отраженного сигнала яркость свечения развертки в соответствующей точке резко увеличивается. Таким образом, на экране трубки в местах, соответствующих расстоянию до обнаруженного объекта, появляются отметки цели.
Метод яркостной отметки положен в основу принципа работы индикаторов кругового обзора. Отклонение электронного луча осуществляется магнитным полем, создаваемым внешними отклоняющими катушками, надетыми на горловину электронно-лучевой трубки. При пропускании через катушки тока вокруг них возникает магнитное поле, воздействующее на электронный луч.
Отклоняющие катушки вращаются вокруг горловины электронно-лучевой трубки, причем вращение их синхронизировано с вращением антенны станции. Поэтому направление линии развертки на экране трубки всегда соответствует направлению (курсовому углу) антенны, т. е. курсовому углу подводной лодки на обнаруживаемый объект, а расстояние от центра экрана до отметки цели — дальности цели (в определенном масштабе).
Экран трубки индикаторов кругового обзора обладает свойством так называемого послесвечения. Свойство это заключается в том, что отметки целей не исчезают сразу после прекращения поступления сигнала из приемника,, а сохраняются на экране еще некоторое время.
За один оборот антенны линия развертки обегает весь экран. Не успеет погаснуть одно изображение, как при следующем обороте антенны на него накладывается второе, а на темном экране, как мозаика из светлых пятнышек, возникает немигающая картина со всеми объектами, расположенными вокруг подводной лодки в пределах дальности действия лодочного радиолокатора. Получается как бы радиолокационная карта участка моря, в центре которого находится подводная лодка.
Отдельные объекты, например корабли или самолеты, изображаются на экране в форме дужек. Удаленность световой отметки от центра выражает в определенном масштабе расстояние от подводной лодки до объекта, а направление на отметку—направление на объект.
Для отсчета расстояния до обнаруженных кораблей или самолетов, электронный луч наносит на экране серию масштабных окружностей или кругов дальности. Кроме них, может быть изображена и сетка радиальных линий для отсчета курсовых углов (пеленгов).
В состав лодочной станции входят: антенное устройство, модулятор - приемопередатчик, приемник-усилитель, индикаторные устройства и пульт управления.
С помощью антенного устройства, смонтированного на подъемно-вращающей мачте, производится излучение электромагнитной энергии в пространство и прием отраженных сигналов. Антенна станции представляет собой рефлектор в виде усеченного параболоида вращения, в фокусе которого находится излучатель — открытый конец волновода.
Длина или точнее раскрыв рефлектора составляет 0,5—1 м, высота порядка 0,5 м. Антенна излучает энергию в виде узкого пучка в телесном углу 3—6°.
С приемопередатчиком антенна связана волноводом прямоугольного сечения. Передача высокочастотной энергии во вращающуюся часть антенны осуществляется через так называемый конденсаторный переход.
Волноводный тракт размещается внутри подъемно-вращающей мачты. Мачта с антенной располагается вблизи радиолокационной рубки. Для спуска мачты вниз в лодке предусмотрена шахта, куда убирается нижний конец мачты.
Подъем и вращение мачты с радиолокационной антенной производится с помощью гидравлики или электромотором. Переключениями привода антенны можно выбрать режим кругового вращения со скоростью 10 или 20 об/мин или режим, качания антенны в определенном секторе.
При помощи специального переключателя передатчик может подключаться или на антенну или на эквивалент. В последнем случае осуществляется настрой-ка станции без излучения в пространство.
Модулятор-приемопередатчик предназначен для генерирования высокочастотных импульсов, а также для приема и усиления отраженных от целей сигналов. В этом блоке имеется магнетронный генератор, управляемый мощным модулятором, и супергетеродииный приемник.
Пришедший эхосигнал смешивается по частоте с сигналом местного гетеродина, роль которого выполняет особая генераторная лампа — клистрон. Это смещение происходит в смесительной волноводной секций с кристаллическим детектором.
Как и в большинстве радиолокационных станций, в лодочном радиолокаторе используется одна антенна для передачи и приема сигналов. Переключение антенны на прием и передачу осуществляется с помощью специальных резонансных разрядников.
С помощью приемника-усилителя производится усиление сигналов промежуточной частоты. Формирование низкой частоты (видеосигналов) осуществляется при полной автоматической регулировке промежуточной частоты. В приемнике-усилителе размещаются генераторы пилообразных импульсов для создания разверток дальности на индикаторах кругового обзора.
Индикаторные устройства представлены в лодочной станции, как правило, двумя индикаторами кругового обзора - основным и выносным (ИКО и ВИКО) и индикатором точных координат.
На ИКО и ВИКО отсчет курсового угла на выбранную цель берется по неподвижной шкале с помощью механического визира. Дальность отсчитывается по меткам дальности (калибрационным кольцам), отстоящим друг от друга на равные дистанционные интервалы, величина которых определяется включенной шкалой дальности. Так, на шкале 5 миль интервал между пятью кольцами на экране составляет одну милю.
На основном индикаторе кругового обзора работает радиометрист. ВИКО размещен на главном командном пункте подводной лодки и предназначен для командира лодки.
Для точного отсчета дальности служит подвижная метка дальности, которая совмещается вращением штурвала дальности с выбранной на экране целью. На пульте управления сосредоточены органы управления радиолокационной станцией.
Лодочная радиолокационная станция конструируется с учетом, необходимости соблюдать максимальную скрытность. Достигается она путем всемерного сокращения времени излучения.
В режиме кругового обзора оператор-радиометрист наблюдает за окружающей подводную лодку обстановкой и выбирает атакуемую цель для точного измерения ее координат.
Работая на излучение в определенном секторе, оператор измеряет точный курсовой угол и дистанцию.
Радиолокационная станция подводной лодки работает в надводном и подводном (точнее перископном) положениях. А это в значительной степени расширяет ее боевые возможности. Для применения радиолокации подводной лодке не обязательно всплывать в надводное положение, достаточно только выдвинуть из-под воды антенну станции, чтобы «обследовать» горизонт. Это своего рода «радиолокационный перископ» подводной лодки. Дальность действия радиолокатора, установленного на современных американских лодках, достигает 20 миль (по большим кораблям).
На экране радиолокатора можно ясно видеть очертания берега, как бы извилист он ни был. Заливы, бухты, отдельные вершины гор на берегу — все будет зафиксировано радиолокатором.
Радиолокационная станция обеспечивает нужды навигации и безопасное расхождение со встречным кораблем в тумане или ночью. По величине и характеру отметки на экране радиолокатора опытный радиометрист может иногда определить класс корабля: крейсер, эскадренный миноносец, транспорт, катер и т. п.
Лодочный радиометрист - это большой специалист, виртуоз своего дела. От него требуется особая точность и расторопность в работе.
За короткий, минимально возможный промежуток времени он должен успеть взять радиолокационный замер — пеленг и дистанцию до цели и опустить антенну.
На ракетных подводных лодках радиолокация может быть использована в системе управления и наведения ракет. Назовем некоторые из методов управления ракетами с помощью радиолокационных станций, применяемых в зарубежных флотах.
В систему телеуправления (то есть управления на расстоянии) входит передающая аппаратура на подводной лодке и приемная аппаратура на ракете. Летящая ракета все время пеленгуется радиолокационной станцией. Данные пеленгования передаются на приборы управления и в виде радиокоманд посылаются ракете. В бортовой аппаратуре ракеты сигналы команды преобразуются в механическую энергию, которая воздействует на приводы рулей. Таким образом, получив команду, ракета подправляет курс в сторону цели.
В результате быстрого прохождения радиосигналов рули мгновенно реагируют на малейшие движения ручки оператора на командном пункте. Недостаток этой системы состоит в том, что передаче радиокоманд может помещать противник, т. е. радиокоманды могут быть "подавлены". Кроме того, при данной системе одним каналом телеуправления можно наводить только одну ракету.
Применяется управление по радиолучу радиолокационной станции.
Станция излучает узкий пучок радиоволн (лепесток направленности), определяющий траекторию (путь) ракеты. При этом способе команды на перекладку рулей ракеты вырабатываются аппаратурой, находящейся на ракете. В одном радиолокационном луче могут двигаться несколько ракет. Управление по лучу получило широкое применение в зенитных управляемых снарядах.
Комплект аппаратуры системы наведения по лучу включает радиолокационную станцию слежения за целью и создания луча и бортовую приемную аппаратуру на ракете.
Для точного попадания в цель, особенно в подвижную, ракета может оборудоваться не только приборами телеуправления, но и так называемой системой самонаведения.
Эта система начинает действовать только при подходе ракеты к цели, когда ее приборы сами обнаружат цель. На определенном расстоянии ракета освобождается от управления с подводной лодки и продолжает сближение с целью уже самостоятельно с помощью системы самонаведения. .
Имеются л разные системы самонаведения. Расскажем о системе, основанной на принципах радиолокации.
На ракете устанавливается миниатюрная радиолокационная станция, работающая в определенном секторе по курсу ракеты. Импульсы станции доходят до цели, отражаются от нее, возвращаются к ракете и поступают в приемную часть системы самонаведения (к головке самонаведения). Здесь сигналы соответствующим образом усиливаются и воздействуют на рулевые устройства ракеты, в результате чего происходит автоматическое исправление траектории ее полета.

Средние дальности обнаружения подлодок корабельными РЛС: крейсерское положение - 80 кбт, под РДП - 25 кбт.

Средние дальности обнаружения подлодок самолетными РЛС: крейсерское положение - 120 - 180 кбт, под РДП -50 кбт.

Средние дальности обнаружения подлодок гидролокаторами: крейсерское положение - 30 кбт, под РДП - 20 кбт.

Сайт управляется системой uCoz