Чисто электрическое силовое обнаружение судов

Чисто электрическое силовое обнаружение судов

Введение
В современных задачах наблюдения за надводной и прибрежной обстановкой все большую значимость приобретают методы пассивного обнаружения, обеспечивающие скрытность работы. Одним из перспективных направлений является чисто электрическое силовое обнаружение (ЧЭСО) судов. Эта технология основана на регистрации слабых электрических полей, генерируемых самими судами в результате электрохимических процессов на корпусе (коррозия, катодная защита) и работы бортового электрооборудования. В отличие от акустических или радиолокационных методов, ЧЭСО обладает высокой скрытностью (пассивный режим), нечувствительностью к акустическому фону и способностью обнаруживать малозаметные цели, включая неэкипированные плавсредства. Данная статья описывает ключевые аспекты испытаний систем ЧЭСО.

1. Объекты испытаний

Объектами испытаний систем ЧЭСО являются надводные суда различных классов и типов:

• Крупнотоннажные суда: Танкеры, балкеры, контейнеровозы, пассажирские лайнеры. Характеризуются мощными источниками судового тока и значительной площадью корпуса.
• Среднетоннажные суда: Рыболовные траулеры, научно-исследовательские суда, буксиры, вспомогательные суда. Представляют основной массив морского трафика.
• Маломерные суда: Катера, моторные лодки, яхты. Представляют интерес для задач пограничного контроля и безопасности акваторий из-за своей распространенности и малозаметности для других средств обнаружения.
• Специальные плавсредства: Низкопрофильные лодки (включая резиновые), несамоходные баржи. Испытываются для оценки чувствительности системы к объектам с минимальными собственными электрическими сигналами.
• Контрольные объекты: Используются для верификации работы системы и исключения ложных срабатываний (природные источники электрических полей, тестовые излучатели известных параметров).

2. Область испытаний

Испытания систем ЧЭСО проводятся в условиях, максимально приближенных к реальной эксплуатации:

• Морские акватории: Открытое море (различные глубины, удаленность от берега), прибрежные воды, устья рек. Ключевые факторы: соленость воды, температура, электропроводность грунта.
• Речные и озерные акватории: Пресноводные водоемы с существенно иной, по сравнению с морской, электропроводностью воды.
• Гавани и порты: Зоны с высокой плотностью судоходства, интенсивным промышленным электромагнитным фоном и сложной береговой инфраструктурой.
• Различные гидрометеорологические условия: Штиль, волнение разной степени, дождь, туман, для оценки устойчивости работы системы к внешним воздействиям.
• Разные типы грунта: Песчаный, илистый, скалистый – для оценки влияния донной среды на распространение электрического поля.

3. Методы испытаний

Испытания включают комплекс методик, направленных на оценку всех основных характеристик системы ЧЭСО:

• Измерение характеристик электрического поля судов:
  • Регистрация напряженности электрического поля (мгновенные значения, спектральный состав) на различных дистанциях и глубинах.
  • Определение пространственной структуры поля (изопотенциальные линии, градиенты).
  • Анализ спектральных характеристик поля в диапазоне сверхнизких частот (СНЧ, доли - единицы Гц) и низких частот (НЧ, единицы - сотни Гц).
• Оценка обнаружительной способности:
  • Определение максимальной дальности обнаружения для разных классов судов в различных условиях среды.
  • Оценка вероятности обнаружения (Pобн) и вероятности ложной тревоги (Pлт) по статистике проходов контрольных целей.
  • Исследование зависимости дальности обнаружения от скорости хода судна, его осадки, состояния корпуса (окраска, коррозия, катодная защита).
• Оценка помехоустойчивости:
  • Тестирование устойчивости к естественным помехам (волнение, приливные течения, грозовая активность, биопотенциалы морских организмов).
  • Тестирование устойчивости к техногенным помехам (работа электрооборудования на берегу, подводные кабели, судоходство в зоне обнаружения, работа других датчиков).
• Оценка точности пеленгования и классификации:
  • Определение точности определения направления (пеленга) на источник поля.
  • Проверка возможности классификации судов по типу (крупное/среднее/малое) на основе характеристик их электрического поля.
• Оценка автономности и надежности: Длительные непрерывные испытания для оценки стабильности работы системы, потребления энергии, устойчивости к биозагрязнению датчиков.

4. Испытательное оборудование

Для проведения комплексных испытаний систем ЧЭСО используется специализированное оборудование:

• Специализированные измерительные станции ЧЭСО: Включают подводные блоки с высокочувствительными электродами (Ag/AgCl, платиновые, угольные) и предусилителями, защищенные от гидродинамических шумов. Могут быть стационарными (донными), буксируемыми или устанавливаемыми на носители.
• Многоканальные измерительные комплексы: Обеспечивают синхронную регистрацию сигналов с большого количества датчиков, разнесенных в пространстве (антенны), для пеленгования и построения картины поля.
• Высокочувствительные низкошумящие усилители и аналого-цифровые преобразователи (АЦП): Для усиления слабых сигналов (на уровне микровольт/метр) и их оцифровки с высоким динамическим диапазоном и разрешением.
• Процессорные блоки обработки данных: Обеспечивают цифровую фильтрацию сигналов (подавление помех), спектральный анализ, алгоритмы обнаружения, пеленгования, классификации и трекинга целей.
• Средства метрологического обеспечения: Калибраторы электрического поля (точечные источники известной интенсивности на различных частотах) для периодической поверки и калибровки измерительных каналов.
• Контрольно-измерительная аппаратура для среды: Датчики электропроводности, температуры, глубины (CTD-зонды), датчики течения для учета и компенсации влияния среды на измерения.
• Средства навигации и позиционирования: Высокоточные GPS/ГЛОНАСС приемники, гидроакустические системы позиционирования (для подводных блоков), инерциальные навигационные системы (ИНС) для точного определения координат собственных датчиков и целей.
• Средства связи и передачи данных: Кабельные или беспроводные (радио, акустические модемы) системы для передачи данных с подводных блоков на береговые или корабельные пункты управления и обработки.
• Целеуказатели и системы отслеживания траекторий: Радиолокационные станции, системы АИС, оптические системы для независимого контроля положения и параметров движения целей во время испытаний.

Заключение
Испытания систем чисто электрического силового обнаружения судов представляют собой сложный многоэтапный процесс, требующий тщательного подбора объектов испытаний, проведения измерений в реалистичных условиях, применения специализированных методов и высокочувствительного оборудования. Полученные в ходе испытаний данные позволяют объективно оценить ключевые тактико-технические характеристики систем ЧЭСО: дальность обнаружения, точность пеленгования, помехоустойчивость, способность к классификации целей и надежность работы в различных условиях. Успешное прохождение испытаний подтверждает потенциал ЧЭСО как эффективного и скрытного инструмента для мониторинга надводной обстановки и решения задач безопасности на море.