РАЗДЕЛ 2
Экспериментальные ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАТНОГО РАссеяния радиоволн ГИДРОДИНАМИЧЕСКИми
ОБРАЗОВАНИями, ВЫЗВАННЫми ДВИЖЕНИЕМ
НАДВОДНОГО ОБЪЕКТА
Сигнал, рассеянный сложной радиолокационной целью, представляет собой векторную
сумму сигналов от множества рассеивающих элементов. Для надводного судна такими
элементами являются отдельные части объекта (блестящие точки), а для морской
поверхности – могут быть как поверхностные волны, так и различные
гидродинамические образования, вызванные движением надводного объекта.
Гидродинамические образования включают в себя корабельные волны, бурун,
образующийся в результате взаимодействия гребного винта и воды, а так же
брызги, возникающие при движении судна.
В первой главе проведен обзор гидродинамических образований, вызванных
движением различных судов на воде. Разнообразие судов по форме обвода и
техническим характеристикам приводит к тому, что каждый тип судов имеет
существенные отличия в гидродинамических образованиях, вызванных их движением.
Эти отличия зависят от способа поддержания судна, т.к. он в первую очередь
определяет динамику взаимодействия корпуса судна с поверхностью воды.
По результатам этого обзора можно предложить модель физических рассеивателей,
которые могут вносить существенный вклад в рассеянный сигнал.
Для классических водоизмещающих судов, которые являются наиболее
распространенными среди всех судов, характерно наличие всей совокупности
рассеивателей. Основные типы рассеивателей представлены на рис. 2.1.
Рис.2.1. Распределение отражателей при движении надводного судна:
1- судно, движущееся со скоростью V;
2 - турбулентный след (бурун), возникающий на воде за кормой при работе гребных
винтов;
3 - носовые капельно-брызговые образования, возникающие при взаимодействии
носовой оконечности судна с водой.
4 - обрушивающиеся корабельные волны (их носовые и кормовые образования),
гребни которых распространяются со скоростями и под углами и к направлению
движения судна. Векторная схема движения гребней приведена на рис.2.2.
Рис.2.2. Векторная схема скоростей движения корабельных волн
На рис.2.2 V – скорость катера, с1 – скорость гребня носовой волны, с2 –
скорость гребня кормовой волны, - угол между направлением движения катера и
носовой волны, - угол между направлением движения катера и кормовой волны.
Для дальнейших исследований сигналов, рассеянных гидродинамическими
образованиями, образующимися при движении надводного судна, в первую очередь
необходимо определить вклад в суммарный рассеянный сигнал каждого из типов
рассеивателей.
2.1. Методика проведения экспериментальных исследований
Для исследования вклада каждого из типов рассеивателей в суммарный сигнал,
рассеянный гидродинамическими образованиями, обусловленными движением
надводного объекта (катера), была разработана методика экспериментальных
исследований и создан измерительной комплекс.
Эксперименты включали в себя:
1) исследование сигналов, рассеянных катером и гидродинамическими образованиями
при радиальном приближении и удалении катера;
2) исследование сигналов, рассеянных катером и гидродинамическими образованиями
при механическом экранировании отдельных типов рассеивателей.
Для исследования сигналов, рассеянных катером и гидродинамическими
образованиями, возникающими при его движении, использовались катера типа
БИС-371 (рис.2.3), „Стриж” и „Невка”. Технические параметры катеров приведены в
таблице 2.1. Катер типа БИС -371 относится к судам с гидростатическим способом
поддержания.
Таблица 2.1 - Основные технические характеристики катеров
№ п/п
Тип
катера
Способ
поддержания
Длина
Скорость
м/с
Число
Фруда
Примечания
об/мин
БИС371-Г
гидростатический
12,6
3,7
0,34
4,2
0,39
4,9
0,45
5,5
0,5
БИС371-Т
гидростатический
12
3,9
0,36
4,3
0,39
4,6
0,42
5,2
0,48
«Стриж»
гидродинамический
(глиссер)
3,7
0,44
4,3
0,52
5,2
0,62
«Невка»
гидродинамический
(катер на подводных
крыльях)
11
4,4
0,41
5,1
0,47
глиссирующий режим
11,2
режим на подводных крыльях
13,8
При движении катер типа БИС - 371 генерирует все типы рассеивателей, которые
могут участвовать в обратном рассеянии зондирующего сигнала.
Рис.2.3. Катер с гидростатическим способом поддержания БИС-371
На рисунке обозначено: 1- катер БИС-371; 2- турбулентный след (бурун): 3-
носовые капельно-брызговые образования; 4- обрушивающиеся корабельные волны.
Катера „Стриж” и „Невка” относятся к судам с гидродинамическим способом
поддержания.
Катер с гидродинамическим способом поддержания с глиссирующим типом корпуса
(„Стриж”) за счёт небольшой площади соприкосновения с поверхностью воды создаёт
практически одну систему корабельных волн (расходящиеся волны), которые
движущихся под углами к направлению движения катера.
Для катера на подводных крыльях („Невка”) гидродинамические образования, их вид
и количество сильно зависят от режима движения катера, который в свою очередь
определяется его скоростью.
Для выполнения условия стационарности движения и обеспечения постоянства
параметров гидродинамических образований катера двигались прямолинейно и
равномерно. Такое движение обеспечивало стационарность картины корабельных волн
на поверхности воды и стационарность скоростей движения всех рассеивателей. При
этом условии угол между направлением движения катер