О концерне
Разработки
Возможности
Наука
Обучение
Официальная информация
Закупки
Вакансии
Контакты

История предприятия


Генеральный директор АО «Концерн «Океанприбор» к.э.н. А.В. Шатохин
Первый заместитель генерального директора АО «Концерн «Океанприбор»,
Главный конструктор гидроакустических комплексов, к.т.н., с.н.с. К.И. Полканов
Научный руководитель АО «Концерн «Океанприбор», д.т.н., доцент И.А. Селезнев
Помощник Генерального директора АО «Концерн «Океанприбор» к.ф.-м.н., с.н.с. С.А. Смирнов

Гидроакустические волны - единственный вид энергонесущих колебаний, способных распространяться в воде на большие расстояния. При этом они могут достаточно эффективно отражаться от неоднородностей (естественных и искусственных) в толще воды и границ раздела морской среды: «вода—дно», «вода—поверхность», «вода—лед». Этот физический феномен лежит в основе прин­ципа действия различных гидроакустических систем, получивших широкое использование на флоте: на подводных лодках (ПЛ), надводных кораблях (НК), глубоководных аппаратах (ГА), а также в стационарных (береговых) системах. Эти средства позволяют решать задачи обнаружения, классификации, определения координат и параметров движения морских целей, слежения за ними с выдачей данных целеуказания оружию. Гидроакустические средства обеспечивают также звукоподводную связь между кораблями, их взаимное опознавание, обнаружение гидроакустических сигналов, противодействие работе гидроакустических средств вероятного противника. С помощью гидроакустических систем решается задача противоторпедной защиты корабля. Корабельные гид­роакустические средства освещения ближней обстановки, решая задачи обнаружения мин и навигационных препятствий, способствуют безопасности кораблевождения в боевых условиях. Гидроакустические навига­ционные системы (абсолютные доплеровские лаги и системы позиционирования с донными маяками-ответчиками) обеспечивают точную навигацию ПЛ в подводном положении и использование ракетного оружия без всплытия на поверхность. Поисково-обследовательские гидролокаторы бокового и круго­вого обзора обеспечивают ПЛ возможность безопасного плавания в Ар­ктическом бассейне, включая всплытие в разводьях среди ледового покрова. Важная роль принадлежит гидроакустическим системам при обнаружении затонувших объектов и проведении спасательных операций. Большое значение для безопасности плавания кораблей сохраняет эхолот — старейшее гидроакустическое средство.

Исключительное значение в противолодочной обороне (ПЛО) страны приобрели стационарные гидроакустические комплексы, способные обнаруживать ПЛ на дальних подступах к побережью России.

Задачи, решаемые с помощью гидроакустических средств, могут быть проиллюстрированы на примере гидроакустического вооружения современной атомной ПЛ (рис. 1).


Рис. 1. Задачи, решаемые гидроакустическими системами подводной лодки

Рис. 2. Задачи, решаемые гидроакустическими системами надводного корабля

Несколько отличаются от них задачи, решаемые гидроакустическим вооружением современного НК (рис. 2).

Нетрудно заметить, что гидроакустические системы решают в водной среде в основном те же задачи, которые радиолокационные системы решают в воздушном пространстве. Усматривается аналогия между этими двумя видами техники на уровне принципов их действия, стандартных процедур обработки сигналов и отображения результатов. В то же время налицо фундаментальные отличия в условиях распространения сигналов, методах их излучения и приема, характере помех и др. Как следствие, современная гидроакустика представляет собой, безусловно, самостоятельную область знаний со своими оригинальными научно-техническими основами, сугубо специфическими технологиями и производственной индустрией. Гидроакустические средства динамично развиваются, аккумулируя научно-технические достижения из области акустики океана, океанографии, радиоэлектроники, статистической теории обнаружения и обработки сигналов, теории антенн, механики сплошных сред, вычислительной техники, информатики и др.

Гидроакустика как наука имеет долгую историю. Пионером этой науки по праву может считаться Леонардо да Винчи, еще в конце 15 века записавший в своих дневниках - «…если вы остановите судно, возьмете длинную полую трубку и одним концом опустите в воду, а другим концом приложите к уху, то услышите корабли, находящиеся на большом расстоянии…». Среди ученых, оставивших свой след в акустике, были Ньютон, Даламбер, Лагранж, Бернулли, Эйлер, Релей и многие другие.

Гидроакустика как инженерная дисциплина получила свое развитие в начале ХХ века, когда 1912 г. Р. Фессенден (США) разработал первый гидроакустический излучатель большой мощности. Примерно в это же время русским инженером Р.Н. Ниренбергом была создана первая станция подводного телеграфа, а в конце 20-х годов В.Н. Тюлин создал первую гидроакустическую станцию (эхолот).

Сразу оговоримся, что в становление и развитие отечественной гидроакустики внесли свой вклад многие научно-исследовательские и производственные предприятия, расположенные на всей территории бывшего Советского Союза. Освещая вопросы создания гидроакустических систем, нельзя не упомянуть значительную роль ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, Акустического института им. акад. Н.Н. Андреева, ЦНИИ «Гидроприбор», НПО «Атолл» (г. Дубна), ЦНИИ «Риф» (г. Бельцы), НПО «Славутич» (г. Киев), целого ряда институтов Академии наук – Института прикладной физики РАН, Тихоокеанского океанологического института, Института океанологии им. П.П. Ширшова, и многих других. Значительное участие в проектировании гидроакустических средств всегда принимали ЦКБ – проектанты кораблей – носителей ГАК: ЦКБ МТ «Рубин», СПМБМ «Малахит» и др. Важнейшую роль в подготовке кадров для отрасли сыграли учебные заведения, занимающиеся подготовкой специалистов-акустиков – Ленинградский электротехнический институт (ныне СПб ГЭТУ «ЛЭТИ»), Ленинградский кораблестроительный институт (ныне СПб ГМТУ), МГУ им. М.В. Ломоносова, Дальневосточный политехнический институт, Таганрогский радиотехнический институт (ныне ТРТУ) и некоторые другие ВУЗы страны. Нельзя не упомянуть и целый ряд военных научно-исследовательских организаций, активно участвовавших в формировании технических заданий на гидроакустические системы и комплексы, принимавших непосредственное участие в испытаниях и сдаче готовых изделий флоту. В последние годы активно включились в работы по созданию гидроакустических средств Камчатский гидрофизический институт, ЗАО «Аквамарин», ЦНИИ «Электроприбор» и др.

Освещая историю создания гидроакустических средств, нельзя обойти вниманием специализированную организацию, которая на протяжении всей своей истории занималась в первую очередь разработкой гидроакустических средств для ВМФ, называясь в разные периоды своей истории НИИ-3, ЦНИИ «Морфизприбор», НПО «Океанприбор», меняя подчиненность, форму организации и собственности, но сохраняя основные функции и задачи.

Центральный научно-исследовательский институт «Морфизприбор» - ведущее предприятие в СССР, а затем в России по созданию гидроакустической техники для ВМФ и систем различного назначения для народного хозяйства

С марта 2006 г. в соответствии с Указом Президента РФ от 03.02.2004 г. № 132, в целях сохранения и концентрации научно-технологического и производственного потенциала предприятий гидроакустического направления и его эффективного использования для реализации программ создания гидроакустических систем и комплексов, федеральное унитарное государственное предприятие «ЦНИИ «Морфизприбор» преобразовано в открытое акционерное общество «Концерн «Океанприбор» [ 9 ]. Тем же указом предусмотрено создание интегрированной структуры путем передачи в ОАО «Концерн «Океанприбор» контрольных пакетов акций гидроакустических предприятий отрасли:

  • ОАО «Завод «Полярная звезда»
  • ОАО «Водтрансприбор-Пуск»
  • ОАО «Таганрогский завод «Прибой»
  • ОАО «Научно-исследовательский институт «Бриз»
  • ОАО «Производственный комплекс «Ахтуба»
  • ОАО «Научно-исследовательский институт гидросвязи «Штиль»
  • ОАО «Завод «Водтрансприбор».

Приоритетными направлениями деятельности создаваемой интегрированной структуры определены разработка, производство, обслуживание и модернизация гидроакустической техники гражданского и военного назначения. Тем самым в России создан мощный гидроакустический центр, объединивший большинство профильных гидроакустических предприятий.

В этом контексте представляется целесообразным кратко коснуться этапа зарождения и становления отечественной гидроакустики, еще раз подчеркнув ту определяющую роль, которую сыграл в этом процессе Ленинград - Санкт-Петербург. Более подробно этот вопрос освещен в недавно увидевших свет книгах [1, 2, 7, 8].

В первой трети двадцатого столетия, которую можно рассматривать как период начального накопления информации и поиска технологий, необходимых для проектирования гидроакустических систем, опреде­ляющую роль сыграли такие промышленные организации и ВУЗы города, как Балтийский завод, Остехбюро, Центральная радиолаборатория (ЦРЛ), Завод им. Коминтерна, Государственный электротехнический институт, Институт радиоприема и акустики (ИРПА), Физико-техническая лаборатория, ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина) и др. Они работали в тесном взаимодействии с Гидрографическим управлением флота, Военно-морской академией, Научно-исследовательским морским институтом связи (НИМИС), Научно-исследовательским по­лигоном связи, Училищем связи и др. В указанных учреждениях пло­дотворно работали такие видные ученые, как академики Н. Н. Андреев, А. И. Берг, А. Ф. Иоффе, Л. И. Мандельштам, В. Ф. Миткевич, доктора наук Л. Я. Гутин, Б. А. Кудревич, И. Н. Мельтрегер, С. Я. Соколов, В. Н. Тюлин, Е. Е. Шведе, инженеры П. П. Кузьмин, Р. Г. Ниренберг, А. И. Пустовалов, Н. И. Сигачев и др. Результаты деятельности этих ученых и инженеров дают основа­ние считать Ленинград родиной отечественной гидроакустики, а такие ученые, как Н.Н.Андреев, Л. Я. Гутин, С.Я.Соколов и В. Н. Тюлин, по праву должны быть отнесены к ее основоположникам.

Для тридцатых годов двадцатого столетия, безусловно, этапным для развития отечественной гидроакустики стало создание в 1932 г. в Ленинграде завода «Водтрансприбор» — первого серийного завода в сфере гидроакустического приборостроения. Одной из важных задач, которую успешно решил завод, было освобождение страны от иностранной зависимости в области гидроакустической техники. Высокой оценкой деятельности завода стало присуждение в 1941 г. группе его специалистов Е. И. Аладышкину, А.С.Василевскому, В.С.Кудрявцеву, М.И.Маркусу, Л.Ф.Сычеву, 3. Н. Умикову, а также сотруднику НИМИС П. П. Кузьмину Сталинской премии за создание первого оте­чественного гидролокатора «Тамир-1». Созданные заводом к 1941г. гидроакустические средства, их непрекращавшийся в годы Великой Отечественной войны выпуск, а также хорошо организованная система авторского надзора за эксплуатацией средств на кораблях позволили Военно-Морскому Флоту успешно решать боевые задачи в ходе войны. Творческая жизнь специалистов-гидроакустиков не прекращалась даже во время эвакуации завода в г. Омск. Показателен факт создания в 1943 г. группой специалистов завода, Минно-торпедного института и ряда других организаций неконтактного акустического взрывателя «Краб» для большой якорной мины КБ-3. В 1949 г. создатели взрывателя были удостоены Сталинской премии.

Этапным событием в первые послевоенные годы стало создание при заводе «Водтрансприбор» особого конструкторского бюро (ОКБ-206). Создание ОКБ было определено постановлением Правительства СССР от 10 июля 1946 г., утвердившим 10-летнюю программу развития гидроакустических средств с существенно повышенными ТТХ для ВМФ в обеспечение принятой программы военного кораблестроения.

Тем самым были созданы предпосылки для образования в 1949 г. на базе ОКБ-206 первого в стране научно-исследовательского института гидролокации и гидроакустики — НИИ-3 Минсудпрома. Из ОКБ в институт перешли высококвалифицированные специалисты, которые составили костяк института и внесли большой вклад в развитие гидроакустики.

Получая постоянную государственную поддержку, институт быстро нарастил свой научный и производственный потенциалы и в 1966 г. был преобразован в Центральный научно-исследовательский институт (ЦНИИ «Морфизприбор») — головное учреждение в стране по разработке гидроакустического вооружения для ВМФ, статус которого сохранялся до марта 2006 г. С марта 2006 г. ФГУП «ЦНИИ «Морфизприбор» преобразован в ОАО «Концерн «Океанприбор».

Исследования и разработки в ЦНИИ «Морфизприбор» проводились практически по всем направлениям военной гидроакустики.

Так, для ПЛ разрабатывались:

  • многофункциональные гидроакустические комплексы (ГАК);
  • комплексные гидроакустические станции (ГАС), сочетающие несколько функций;
  • специализированные ГАС шумопеленгования в звуковом диапазоне частот с использованием антенн, размещенных на корпусе корабля;
  • ГАС шумопеленгования в низком звуковом диапазоне с использованием гибких протяженных буксируемых антенн (ГПБА);
  • ГАС обнаружения сигналов гидролокаторов (ОГС);
  • гидроакустическая аппаратура классификации целей;
  • гидролокаторы для обнаружения ПЛ;
  • ГАС связи и опознавания; ГАС миноискания;
  • ГАС определения гидролого-акустической обстановки — измерители скорости звука в воде с построителями зон акустической освещенности;
  • электронно-акустическая аппаратура для самоходных средств гидроакустического противодействия;
  • абсолютные гидроакустические доплеровские лаги;
  • гидроакустические системы позиционирования с донными маяками - ответчиками;
  • гидролокаторы для обнаружения разводий;
  • гидролокаторы обнаружения объектов на дне моря;
  • аварийные гидроакустические сигнализаторы.

Для вооружения НК разрабатывались:

  • многофункциональные ГАК;
  • комплексные гидролокационные станции, решающие задачи обнаружения ПЛ, якорных мин и торпед;
  • гидролокаторы определения координат цели (ПЛ) для обеспечения глубинного бомбометания;
  • гидролокационные станции кругового обзора для кораблей-охотников за ПЛ;
  • комплексные гидроакустические станции с опускаемой антенной, решающие задачи обнаружения ПЛ, определения координат цели, гидроакустической связи;
  • станции обнаружения гидроакустических сигналов (ОГС);
  • ГАС обнаружения сигналов работающих гидролокаторов;
  • ГАС определения гидролого-акустической обстановки;
  • ГАС миноискания;
  • ГАС связи и опознавания;
  • абсолютные гидроакустические доплеровские лаги;
  • гидроакустические системы позиционирования, использующие донные маяки-ответчики, в т.ч. при проведении аварийно-спасательных работ, обеспечении .траекторных измерений при испытаниях баллистических ракет.

В середине 70-х годов перед ЦНИИ «Морфизприбор» была поставлена задача создать гидроакустическое вооружение для глубоководных подводных аппаратов, малых и сверхмалых ПЛ (МПЛ и СМПЛ). Водоизмещение подобных судов составляет от нескольких десятков до двух-трех сотен тонн, что накладывает весьма жесткие огра­ничения на массогабаритные показатели гидроакустической аппаратуры. В то же время эта аппаратура должна быть многофункциональной и решать за­дачи шумопеленгования, эхолокации, обнаружения гидроакустических сигналов, гидроакустической связи, привода водолазов, уп­равления маяками-ответчиками и др. При этом задачи обнаружения целей и сигналов должны ре­шаться во всем водном пространстве, включая верхнюю полусферу. Сокращенное до минимума количество личного состава корабля обусловило необходимость высокого уровня автоматизации процессов уп­равления гидроакустическими средствами. Наконец, необходимо было обеспечить надежную работу гидроакустических антенн при высоком гидростатическом давлении. Все указанные научно-технические и технологические проблемы были преодолены. В результате на вооружение ВМФ был принят ряд гидроакустических средств. Среди них многофункциональный ГАК «Припять-П» для МПЛ «Пиранья».

Наряду с корабельными ГАК и ГАС был разработан и принят на вооружение ВМФ ряд стационарных гидроакустических систем (СГАС) как зонального, так и барьерного типов [1,2].

Сегодня основу гидроакустического вооружения кораблей ВМФ России составляют многофункциональные ГАК, объединяющие в единой структуре функции нескольких специализированных ГАС. Представляется целесообразным кратко коснуться различных аспектов создания этих средств.

Системотехническое проектирование «Корабль-ГАК» рассматривается кораблестроителями и гидроакустиками как прогрессивный подход к проектированию корабля. Современный ГАК и корабль-носитель ГАК составляют неразрывное целое, единую систему «ПЛ-ГАК» или «НК-ГАК», создание которой невозможно без системного подхода к проектированию каждого из элементов и системы в целом. Проблемы «ПЛ-ГАК» и «НК-ГАК» во многом схожи, так как необходимость размещения нескольких крупногабарит­ных гидроакустических антенн, их акустической защиты от помех, значительный объем и сложность электронной аппаратуры уже несколько десятилетий назад стали влиять на облик корабля, изменив его многие кораблестроительные элементы. Решение проблемы взаимоувязанного проектирования системы «корабль-ГАК» оказалось успешным благодаря тому, что Ленинград—Санкт-Петербург традиционно располагает уникальным научно-техническим потенциалом в областях корабле­строения и прикладной гидроакустики.

Научные основы акустического проектирования кораблей и соответствующие системные вопросы развивались специалистами ЦНИИ им. акад. А. Н Крылова и 1 ЦНИИ МО. Сложнейшие инженерные за­дачи были решены бюро-проектантами ПЛ: СПМБМ «Малахит» и ЦКБ МТ «Рубин» и бюро-проектантами НК: Северным ПКБ, Невским ПКБ, другими проектными организациями при активном участии специалистов АО «Концерн «Океанприбор».

По общему признанию, наиболее остро проблемы акустического проектирования встали при создании ПЛ последних поколений. Кратко остановимся на важнейших из них.

Необходимость размещения на ПЛ беспрецедентно больших по своим размерам гидроакустических антенн и осуществления мер по защите их от корабельных акустических помех заставили изменить форму носовой оконечности ПЛ, вынести из нее торпедные аппараты и носовые горизонтальные рули. Все шумящие корабельные механизмы были отнесены от антенной выгородки, которая дополнительно защищена от помех акустическими экранами и «ловушками». С использованием новых материалов и технологий разработано несколько новых конструкций антенных обтекателей, которые отличаются от своих предшественников повышенной звукопрозрачностью и вместе с тем обладают необходимой прочностью. Для передачи сигналов от нескольких тысяч антенных элементов к электронной аппаратуре потре­бовалось применить волоконно-оптические линии связи, разработать надежные конструкции этих кабелей и их вводов в прочный корпус ПЛ, способные выдерживать большое гидростатическое давление. В составе современного ГАК помимо основной антенны шумопеленгаторного тракта имеется значительное число антенн, обеспечивающих работу трактов эхолокации, связи, обнаружения сигналов гидролокаторов, миноискания, систем навигации и ледовой разведки. Эти антенны, располагаемые в различных частях корпуса ПЛ, в том числе на ее рубке, снабжены обтекателями, акустическими экранами, кабелями и другими конструкционными элементами. Особые конструкторские решения потребовались для размещения ГПБА, которая в подводном положении должна автоматически выпускаться из устройства хранения, а после окончания работы убираться внутрь его.

Серьезные проблемы встали при размещении электронной аппаратуры ГАК, которая насчитывает несколько десятков приборных шкафов, имеет сотни кабелей, в том числе волоконно-оптических, и требует качественного электропитания. В результате совместной работы проектантов ПЛ и разработчиков ГАК найдено много оригинальных системотехнических решений, способствующих стабильной работе ГАК. Например, предварительные усилители приемного тракта за счет вынесения их за пределы прочного корпуса ПЛ удалось приблизить к приемным элементам антенны. Осуществлена комплексная микроминиатюризация аппаратуры ГАК с внедрением современных средств ЦВТ для обработки и отображения информации, управления, контроля и диагностики. В результате были сняты претензии проектантов ПЛ к массогабаритным характеристикам ГАК.

Для обеспечения электромагнитной совместимости ГАК с другими системами ПЛ потребовалось разработка помехозащищенной системы электропитания ГАК, экранировка помещений, в которых размещается аппаратура комплекса, и кабельных коммуникаций.

Программное обеспечение цифровой вычислительной системы (ЦВС) ГАК, объем которого превышает миллион команд, способствует достижению высокого уровня автоматизации процессов управления и обслуживания ГАК и, следовательно, снижению нагрузки на личный состав ПЛ.

Необходимо отметить, что реализация перечисленных системотехнических решений потребовала поиска компромиссов как со стороны разработчиков ГАК, так и со стороны конструкторов ПЛ. И такие компромиссы были найдены.

В результате отечественные ПЛ последнего поколения по качеству гидроакустического вооружения и своим акустическим характеристикам вышли на уровень лучших мировых образцов, что является убедительным доказательством эффективности системотехнического проектирования «ПЛ-ГАК».

Системотехническая проблема «НК-ГАК» во многих своих аспектах аналогична проблеме «ПЛ-ГАК», однако существуют и специфические особенности. В процессе сов­местной работы разработчиков ГАК «Платина» и «Полином» с проек­тантами из Северного ПКБ, Невского ПКБ и других проектных бюро все обозначенные проблемы неизменно находили свое положительное решение.


Ро — средние значения интегральных уровней шумов в полосе 10—10 000 Гц,
приведенных к частоте 1 кГц, расстоянию 1 м при ненаправленном приеме для
различных проектов АПЛ [ 8 ]
Рис. 3. Динамика снижения шумности атомных ПЛ ВМС США:

Режим шумопеленгования (ШП). Получил приоритетное применение на ПЛ, поскольку при этом не нарушается основное тактическое свойство ПЛ — ее скрытность. В этом режиме полезным сигналом для ГАК является шумоизлучение ПЛ-цели, ее первичное акустическое поле. Режим призван обеспечить дальнее обнаружение ПЛ (НК) и целеуказание для оружия, в т. ч. для крылатых ракет. Реализация режима ШП столкнулась с рядом проблем. Прежде всего это постоянное снижение акустической шумности ПЛ-вероятных целей. В качестве примера на рис. 3 показаны опубликованные данные по снижению шумности АПЛ ВМС США за период с се­редины 60-х до середины 90-х гг. [3]. Как видно, приведенная акусти­ческая шумность АПЛ снизилась на 17—20 дБ (в 7—10 раз) и оценивается значением 130—135 дБ. Близкий уровень акустической шумнос­ти имеют современные дизель-электрические ПЛ. Как следствие, отношение сигнал/помеха на входе антенны тракта шумопеленгования ГАК стало много меньшим единицы. Это обусловило необходимость проведения исследований, направленных на повышение энергетического потенциала систем шумопеленгования с целью сохранения и даже увеличения их дальности действия.


Рис. 4. Основная гидроакустическая антенна ГАК «Рубин»

Весьма плодотворными для решения проблемы повышения дальности действия шумопеленгаторов оказались 50-е годы. К этому времени уже было открыто и предварительно исследовано явление сверхдальнего распространения гидроакустических сигналов в глубоком океане (зональная структура поля, подводный звуковой сигнал и др.). В ЦНИИ «Морфизприбор» был выполнен ряд НИР, благодаря которым была накоплена необходимая «критическая масса» для осуществления прорыва в деле повышения дальности шумопеленгования. Эти принципиально новые подходы были реализованы при создании в ЦНИИ «Морфизприбор» в 1960— 1965 годы ГАК «Рубин» для новых АПЛ, прежде всего для ПЛ проекта 661. Ленинградское ЦКБ-16 и главный конструктор ПЛ академик Н. Н. Исанин сумели разместить в носовой оконечности ПЛ гидроакустическую антенну, рис. 4, с беспрецедентно большими по тем временам размерами. Результаты испытаний опытного образца и эксплуатации серийных образцов ГАК «Рубин» подтвердили возможность уверенного обнаружения морских целей (прежде всего авианосных ударных групп) в дальних зонах акустической освещенности, т. е. на расстояниях до нескольких сотен километров. Этот показатель был выше, чем у зарубежного аналога - американского ГАК AN/BQQ-2 тех же лет разработки. В последующие годы был разработан еще ряд ГАК ПЛ [ 7 ].

Динамика роста энергетического потенциала ГАК при работе в режиме шумопеленгования показана на рис. 5. Под энергетическим потенциалом в данном случае понимается некий обобщенный параметр, определяемый направленными свойствами приемной антенны ГАК, характеристиками системы обработки сигналов, в том числе временем их накопления, а также пороговым отношением сигнал/помеха на индикаторе ГАК, обеспечивающим решение задачи обнаружения цели с требуемым качеством.


Рис. 5. Динамика роста энергетического потенциала (ЭП) отечественных
ГАК ПЛ при работе в режиме шумопеленгования малошумных ПЛ
(относительно ГАК «Рубин»)[ 8 ]

Кардинальным путем повышения эффективности шумопеленгаторов стало существенное понижение их рабочей частоты, что открыло возможность использования узкополосных компонент (дискретных составляющих) в спектре шумоизлучения целей для обнаружения и классификации морских целей, а также для слежения за ними. Особенно плодотворным оказалось выделение дискретных составляющих, обусловленных работой движителей и механизмов кораблей-целей. Соответствующие исследования в се­редине 60-х гг. были начаты в ЦНИИ «Морфизприбор» и в Горьковском научно-исследовательском радиофизическом институте. Ориентация на применение в шумопеленгаторах инфразвукового и низкого звукового диапазона частот (1—200 Гц) потребовала решения ряда сложных научно-технических и конструкторско-технологических проблем. Наиболее трудной из них явилось создание гидроакустической антенны, обладающей направленностью в низкочастотном диапазоне. Решение было найдено в виде протяженной линейки гидрофонов, буксируемой на длинном кабеле за кормой ПЛ. Такая антенна, как упоминалось выше, получила название гибкой протяженной буксируемой антенны (ГПБА). К числу основных аргументов в пользу шумопеленгаторов с ГПБА относятся следующие [4]:

  • возможность создания антенны с апертурой, значительно превосходящей апертуру ранее применявшихся антенн и даже длину самой ПЛ;
  • возможность отнести антенну от ПЛ, которая является источником интенсивных помех;

  • возможность наращивать энергетический потенциал шумопеленгатора с ГПБА без существенного изменения конструктивных размеров ПЛ, ее водоизмещения и архитектуры;

  • относительная простота изготовления ГПБА.

Создание эффективной ГПБА потребовало разработать ряд новых компонентов, в том числе:

  • высокочувствительных гидрофонов, устойчивых к вибрациям;

  • системы передачи многоканальной информации (с ее уплотнением) от гидрофонов к бортовой системе обработки сигналов по кабель-буксиру с ограниченным числом жил;

  • эластичной герметичной шланговой оболочки, устойчивой к механо-климатическим воздействиям, к изгибным нагрузкам;

  • заполнителя антенны, обладающего плотностью, меньшей единицы, для того, чтобы придать ГПБА нейтральную плавучесть;

  • устройства постановки и выборки антенны.

Первым ГАК ПЛ, в структуру которого была включена подсистема ШП с ГПБА, стал ГАК «Скат». Подсистема с ГПБА, обладающая более высокими параметрами, была внедрена в ГАК «Скат-3». В период 1978—1986 гг. была создана ГАС «Пеламида», в которой реализован ангарный вариант хранения ГПБА.

В последние десятилетия направление, связанное с ГПБА, активно развивалось. Появились новые технические решения, обеспечивающие повышение помехоустойчивости систем с ГПБА в полях гидродинамических и вибрационных помех, новые заполнители и т.д.

Проблема гидроакустической классификации целей относится к разряду наиболее сложных и актуальных проблем современной гидроакустики. Классификационная задача входит в качестве обязательной компоненты в классическую триаду задач (обнаружение — классификация целей — определение координат и параметров движения целей), которые должен решать ГАК.


Рис. 6. Участок сборки гибких протяженных буксируемых антенн (ГПБА).

Исследования и разработки в области гидроакустической классификации в середине 1960-х гг. вышли на новый уровень. К этому времени наметился определенный разрыв между существенно возросшей дальностью обнаружения целей в режиме ШП и ограниченными возможностями ГАК в части классификации целей, которая осуществлялась на слух, т. е. была субъективной. Для перехода к объективной (аппаратурной) классификации необходимо было решить ряд задач:

  • критически переосмыслить научный задел по проблеме классификации, созданный организациями Академии наук, промышленности и ВМФ;
  • оценить эффективность предложенных алгоритмов и используемых в них классификационных признаков, уровень статистической достоверности полученных результатов;
  • оценить влияние гидролого-акустических условий на достоверность решения задачи по классификации цели;
  • разработать цифровые алгоритмы и провести их моделирование.

Хронология создания первых отечественных систем гидроакустической классификации целей выглядит следующим образом [1, 2]:

1966—1969 гг. — проведение НИР «Вилюй», в ходе которой разработаны принципы построения систем классификации ГАК ПЛ, выбраны физически обоснованные классификационные признаки, оценена (путем моделирования) их эффективность.

1970 г. — создание аппаратуры «Улисс» и ее испытания. Аппаратура была установлена на ПЛ и сопряжена с ГАК «Рубин».

1966—1982 гг. — разработка подсистемы классификации в составе ГАК «Скат»;

1972—1983 гг. — проведение ОКР «Аякс» по созданию классификатора целей для оснаще­ния ПЛ, находящихся в составе ВМФ;

1976—1978 гг. — расширенные испытания системы «Аякс» по программе главного конструктора в различных гидролого-акустических условиях мелкого и глубокого морей;

1979—1987 гг. — создание подсистемы классификации целей для первого отечественного цифрового ГАК «Скат-3», в которой задача классификации целей решалась по информации от всех подсистем ГАК;

1982—1985 гг. — разработка малогабаритной модификации классификатора «Аякс-М» для оснащения всех ПЛ;

1993 г. — завершение разработки подсистемы классификации стационарного ГАК «Днестр».

Экспериментальные исследования - важнейшая часть процесса создания гидроакустических систем. В полной мере это касается, например, таких структурных элементов ГАС, как гидроакустическая антенна и формирующие ее электроакустические преобразователи, антенный обтекатель. Сложность происходящих в этих устройствах физических процессов, наличие множества трудно учитываемых дестабилизирующих факторов не позволяют ограничиться теоретическим анализом и инженерным расчетом и требуют расширенного эксперимента. На практике процесс создания этих элементов включает следующие обязательные процедуры:

  • физическое моделирование с изготовлением экспериментального образца;
  • лабораторные исследования в опытовом бассейне;
  • полунатурные эксперименты на Ладожском полигоне института;
  • натурный эксперимент на корабле в реальных морских условиях.

Еще большее значение имеет эксперимент в реальных условиях, особенно если в гидроакустическую систему закладываются новые принципы действия. Так, в обеспечение создания первого отечественного абсолютного гидроакустического доплеровского лага «Земля-2» потребовалось провести на Черном, Балтийском и Баренце­вом морях широкий круг исследований рассеивающих свойств морского дна, угловых и частотных характеристик гидроакустических сигналов и их затухания при распространении звука под углами, близкими к вертикали, и др.

Возможность работы доплеровского лага по сигналам, отраженным от нижней поверхности ледового покрова, была экспериментально подтверждена на дрейфующей станции «Северный полюс-9». Создание ГАС, обеспечивающих всплытие ПЛ в разводьях среди льдов Арктики, потребовало проведения экспериментов на припайном льду о. Диксон и на дрейфующей станции «Северный полюс-13». Позже исследования были продолжены в ходе трансарктических переходов ПЛ с Севера на Дальний Восток. В итоге были получены необходимые данные о рассеянии звука и о затухании сигналов во льду различного возраста.

На протяжении 20 лет с 1973 по 1992 г., ЦНИИ «Морфизприбор» совместно с Акустическим институтом им. акад. Н. Н. Андреева проводил на его исследовательских судах экспериментальные исследования на Черном, Балтийском и Японском морях, в Северной Атлантике, в Тихом океане, целенаправленные на оптимизацию параметров ГАК ПЛ, а также стационарных ГАС. В этих экспериментах были задействованы научно-исследовательские суда Акустического института им. акад. Н.Н. Андреева, Арктического и антарктического научно-исследовательского ин­ститута и Министерства обороны. Серия экспериментов проводилась на дрейфующих станциях «Северный полюс-10, 13, 15, 17», где были проверены основные принципы построения навигационных систем с донными маяками-ответчиками.

Результаты экспериментов, связанных с созданием стационарных гидроакустических систем (СГАС), проводившихся вблизи островов Новая Земля и у полуострова Камчатка, имели определяющее значение для выбора параметров СГАС, в том числе, например, размера ее приемной антенны.

Ради справедливости необходимо отметить то исключительное внимание, которое неизменно уделяли вопросу проведения морских экспериментов ВМФ и Главное управление навигации и океанографии Минобороны, выделяя необходимое корабельное и береговое обеспечение.

Исключительное значение для морской отработки новых ГАК имела ПЛ - лаборатория «Аксон», которая функционировала до 2006 г. В полной мере ее роль проявилась при отладке программного обеспечения первого отечественного цифрового ГАК «Скат-3». Плавучая лаборатория была оснащена измерительно-координатным устройством, которое позволяло измерить параметры антенны совместно с обтекателем, и оценить качество антенны и устройств обработки информации.

Научные школы. Разработка гидроакустического вооружения для ВМФ, а также для народного хозяйства требует обладания всей совокупностью базовых гидроакустических технологий:

  • пьезоэлементы для гидроакустических излучателей и приемников;
  • глубоководные гидроакустические излучатели и приемники;
  • методы проектирования многоэлементных фазированных антенных решеток сложной формы;

Рис. 7. Опытовый акустический бассейн ЦНИИ «Морфизприбор».

Рис. 8. Испытательный полигон на Ладожском озере.
  • глубоководные акустические экраны для излучающих и приемных антенн;
  • звукопрозрачные прочные обтекатели для гидроакустических антенн;
  • гибкие буксируемые антенны с экологически чистым заполнением;
  • образцовые акустические измерительные средства и эталоны;
  • многоканальные помехозащищенные аналогово-цифровые системы предварительной обработки гидроакустических сигналов;
  • многопроцессорные цифровые вычислительные системы реального времени, методы моделирования и отладки программного обеспечения;
  • волоконно-оптические системы передачи многоканальной гидроакустической информации;
  • многоканальные генераторные устройства, управляемые ЭВМ;
  • специальное испытательное оборудование.

К числу средств специального оборудования, которое должно обеспечивать экспериментальную проверку технических решений, относятся:

  • опытовый акустический бассейн с размерами ванны 50 х 14 х 10 м, рис. 7;
  • испытательный полигон на Ладожском озере со специальными плавсредствами, рис. 8;
  • технологические средства разработки и отладки программного обеспечения ЦБК ГАС и ГАК.

Сформировавшиеся в АО «Концерн «Океанприбор» научные школы по гидроакустической антенной технике, системам освещения обстановки на больших океанских акваториях, по гидроакустическим навигационным и поисково-обследовательским системам — основаны на результатах многолетних исследований, выполнявшихся коллективом ученых АО «Концерн «Океанприбор» (ЦНИИ «Морфизприбор») как самостоятельно, так и в тесном взаимодействии с учеными других организаций (Акустическим институтом им. акад. Н. Н. Андреева, ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова и др.). На предприятии в разные годы трудились более 20 докторов и более 220 кандидатов наук (в настоящее время 13 докторов и 64 кандидата наук). Учеными предприятия написано более 50 книг по гидроакустической тематике.

Общетеоретические вопросы излучения и рассеяния звуковых волн изложены в двух фундаментальных монографиях доктора технических наук Е. Л. Шендерова.

В разработку теории электроакустических преобразователей, технологии их изготовления и обеспечения эксплуатационной надежности весомый вклад внесли доктора наук Б. С. Аронов, В. Е. Глазанов, Е. А. Корепин, Р. Е. Пасынков, Л. Н. Сыркин, большая группа кандидатов наук.

В основе научной школы по гидроакустическим антеннам, размещаемым на корпусе корабля {в том числе по конформным антеннам), лежат исследования докторов наук В. Е. Глазанова, В. Б.Жукова, Я.С. Карлика, В. И. Клячкина, М. Д. Смарышева, А. А. Шаброва, Е.Л.Шендерова, многих кандидатов наук. В научных трудах специалистов инсти­тута освещен весь комплекс проблем по созданию гидроакустических антенн, включая проблему обеспечения помехоустойчивости в трехкомпонентном поле помех.

Совокупность специфических вопросов создания гибких протяженных буксируемых антенн нашла отражение в научных трудах доктора наук Б. С. Аронова, кандидатов наук В. И. Зархина, B. В. Клюшина, В. И. Позерна, других специалистов.

В формирование теории и научно-технических основ построения систем освещения подводной и надводной обстановки в океане мето­дами активной и пассивной гидролокации весомый вклад внесли доктора наук Р. X. Бальян, А. М. Дымшиц, В. А. Какалов, Я. С. Карлик, А. Р. Лисс, Ю. С. Перельмутер, И. С. Школьников, В. В. Семенов, кандидаты наук Г. И. Афруткин, Б. М. Голубев, В. В. Громковский, А. С. Ермоленко, В. Б. Идин, В. В. Клюшин, Н.А.Князев, Б.А.Мельницкий, Л. М Миримов, Д.Д.Миронов, А. В. Рыжиков, А. И. Паперно, И М. Стрелков, Л. Е. Федоров. Все они, так же как и инженеры Е. И.Аладышкин, С. М. Величкин, А. И. Власов, Л. Л. Вышкинд, 3. Н. Умиков, С. М. Шелехов и М. Ш. Штремт, были главными конструкторами или заместителями главных конструкторов ГАК и ГАС.

Алгоритмы адаптивной пространственно-временной обработки сигналов в многоканальных информационных системах, каковыми являются современные ГАК, исследованы с учетом реальных статистических характеристик полей сигналов и помех докторами наук В. Г. Гусевым, А. М. Дымшицом, В. И. Клячкиным, А. Р.Лиссом, кандидатами наук Ю. А. Корякиным, Г. В. Лоскутовой, Ю. П. Подгайским, Е. В. Черенковой, А.М.Якубовским, Б. И.Яновером и др.

В основе теории и принципов построения абсолютных гидроакустических доплеровских лагов лежат результаты исследований кандидатов наук В. И. Бородина, К.И. Полканова, С. С. Каратецкого, Ф. Н. Шифмана, Г. В. Яковлева и др.

Комплекс вопросов, связанных с созданием навигационных систем с донными гидроакустическими маяками-ответчиками, исследован докторами наук Г.Е.Смирновым и А. А. Шабровым, кандидатом наук Ю. А. Николаенко, в практической реализации таких систем активно участвовали инженеры Р. И. Гриневич, В. В. Мазуркевич, А. А. Остроухов, Н. А. Толстякова, В. С. Трухин, Е. А. Мичурин, А. И. Шампаров и др.

В создание гидроакустических навигационных систем весомый вклад внесли специалисты 9 института ВМФ (ныне Гос НИНГИ МО) С. В. Панов, П. М.Нефедов, Ю. А. Виноградов, О.Л. Грибанов, И. М. Канинский, Б. В.Иванов, Е. А. Иванов, С. В. Ляцкий, Р. Н. Беркутов и ГУНИО МО — А. И. Рассохо, В. Д. Шандабылов, А. Н. Мотрохов, Л. И. Гордеев, А. П. Князев, C.В. Вальчук, Ю. Д. Коновалов, Г. П. Лыхенко, Д. Я. Толмачев.

В разработку теории и принципов построения поисково-обследовательских гидролокаторов кругового и бокового обзора, широко исполь­зуемых, в частности, при проведении в океане картографирования рельефа дна, поисковых и аварийно-спасательных работ существенный вклад внесли доктор технических наук А. В. Богородский, кандидаты технических наук Ю. Я. Кокорин, Д. Д. Миронов, С. А. Смирнов, ин­женеры Г. X. Голубева, В. Л. Синицын, А. А. Платонов и др.

. В основе научно-технической школы по проблеме гидроакустической классификации целей лежат научные труды докторов наук А. Д. Консона, А. Р. Лисса, Ю. С. Перельмутера, В. Г. Тимошенкова, кандидатов наук А. С. Ермоленко, И. Ф. Комиссарчука, В. И.Падерно, К. И. Полканова, А. В. Рудинского, Г. Ц. Селеджи, Л. Е. Федорова, инженеров И. Д. Зеленковой, Т. К. Знаменской, Я. И. Карманова, А. Е. Каца, Г. А. Красильникова, И. Г. Песковой, Л. В. Хоменко. М. В. Шенгелия, А. А. Янпольской и мн. др.

Авторитетные научные школы в области гидроакустической классификации существуют в Акустическом институте им. акад. Н. Н. Андреева — доктора физико-математических наук Л. Ф. Бондарь, Н. А. Дубровский, кандидат физико-математических наук А. Н. Чернов и в других орга­низациях — доктор технических наук А. И. Машошин, кандидаты технических наук К. П. Лугинец, Н. И. Тимофеев, В. В. Лавриченко и др.

ГАК и ГАС относятся к разряду важнейших компонентов радиоэлектронного вооружения ВМФ. Различными гидроакус­тическими системами оснащены все корабли ВМФ: от рейдового тральщика до тяжелого атомного ракетного крейсера, от малогабаритного глубоководного аппарата до ракетного подводного крейсера стра­тегического назначения. Современная АПЛ имеет на своем борту несколько гидроакустических систем, объединенных в многофункциональный ГАК. Эти системы решают комплекс задач по обнаружению, классификации и определению координат под­водных, надводных, а в ряде случаев и низколетящих воздушных целей. Гидроакустические доплеровские лаги и системы с гидроакустическими маяками-ответчиками, входящие в состав навигационного комплекса, служат прецизионными датчиками и способствуют эффективному использованию баллистического ракетного оружия без всплытия ПЛ на поверхность. В целом аналогичная ситуация имеет место и на надводных кораблях, решающих задачи ПЛО и миноискания.

Обобщая, можно констатировать, что гидроакустическое вооружение кораблей ВМФ во многом способствует их эффективному использованию по прямому назначению, сохранению их боевой устойчивости.

При решении актуальной задачи ПЛО в условиях дефицита маневренных сил ВМФ исключительное значение приобретают стационар­ные гидроакустические комплексы, способные обнаруживать у побе­режья страны иностранные ПЛ на расстоянии, исчисляемом сотнями километров.

Всего предприятиями гидроакустического профиля бывшего СССР в период 1949—2005 гг. было создано для ВМФ и освоено в серийном производстве более 130 систем. При этом весомый вклад в создание гидро­акустического вооружения ВМФ, в первую очередь для ПЛ, внес АО «Концерн «Океанприбор» (ЦНИИ «Морфизприбор»).

В последние годы предприятие получило известность и приобрело авторитет у зарубежных заказчиков как фирма, обладающая уникальными технологиями и специалистами в области гидроакустики. Как следствие, обозначилась тенденция к увеличению доли экспортных заказов в общем объеме выполняемых работ. Предприятие расширяет также конверсионную тематику. Все это дает основание с оптимизмом оценивать будущее российской гидроакустики — одной из важнейших составляющих могущества великого флота России.

ЛИТЕРАТУРА

  • Из истории отечественной гидроакустики. СПб., 1998.
  • 50 лет ЦНИИ «Морфизприбор». СПб, 1999.
  • Дайджест зарубежной прессы по вопросам кораблестроения. Вып. 4. СПб.: Элмор, 1993.
  • Гурвич А. А., Гусев Н. М., Яковлев Г. В. Гидроакустические системы с гибкими протяженными буксируемыми антеннами // Судостроение за рубежом. 1984. № 10(214). С. 34-53.
  • Бородин В. И., Смирнов Г. Е., Толстякова Н. А., Яковлев Г. В. Гидроакустические навигационные средства. Л.: Судостроение, 1983.
  • Богородский А. В., Яковлев Г. В., Корепин Е. А., Должников А. К. Гидроакустическая тех­ника исследования и освоения океана. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
  • Корякин Ю.А. и др. Гидроакустические системы// Сб. «Наука Санкт-Петербурга и морская мощь России», СПб: Наука, 2002 . С. 388-416.
  • Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. СПб: Наука, 2004.
  • Александров Г.А. «Концерн «Океанприбор» // «Морская газета», Оборонный заказ. Специальный выпуск № 11, декабрь 2006 г. С. 25-26.