Зворотне розсіяння радіохвиль НВЧ та НЗВЧ діапазонів корабельними хвилями - Автореферат

Відомо, що в зазначених частотних діапазонах на роботу РЛС істотний вплив роблять інтерференція, рефракція і дифракція радіохвиль, розсіяння й поглинання в гідрометеоутвореннях та газах атмосфери, а також розсіяння радіохвиль морською поверхнею й гідродинамічними утвореннями, що виникають у процесі руху надводних обєктів (корабельні хвилі, кільватерний слід). До гідродинамічних утворень відносяться корабельні хвиля та турбулентний слід (бурун). Таким чином, дослідження зворотного розсіяння радіохвиль НВЧ і НЗВЧ діапазонів гідродинамічними утвореннями, зокрема, корабельними хвилями, є актуальною проблемою, що містить у собі гідродинамічну і радіофізичну частини фундаментального та прикладного характеру, рішення яких у загальній постановці поки не відомі. З огляду на виняткову складність їхнього теоретичного рішення, особливо в ближній зоні від обєкта, що рухається, а також відсутність моделей, що звязують параметри гідродинамічних утворень і радіофізичні характеристики розсіяних сигналів, у дисертаційній роботі зроблена спроба експериментального вивчення ряду особливостей зворотного розсіяння радіосигналів НВЧ і НЗВЧ діапазонів в умовах, коли параметрами руху надводних обєктів різних класів, включаючи їхню швидкість, напрямок руху, тип судна й т.д. можна управляти за бажанням оператора. Метою роботи є встановлення звязку між характеристиками зворотного розсіяння НВЧ та НЗВЧ сигналів і параметрами корабельних хвиль, що обрушуються, а також розробка фізичної моделі розсіяння НВЧ та НЗВЧ сигналів від корабельної хвилі, що обрушується.Основні результати експериментальних і теоретичних досліджень зворотного розсіяння радіохвиль НВЧ і НЗВЧ діапазонів корабельними хвилями, що обрушуються, полягають у наступному: 1. Розроблено методику дослідження характеристик зворотного розсіяння радіохвиль НВЧ діапазону гідродинамічними утвореннями, що виникають у результаті руху надводного судна. Розроблено модель зворотного розсіяння радіохвиль НВЧ і НЗВЧ діапазонів корабельною хвилею, що обрушується. Основний вклад у сигнал, розсіяний судном з гідростатичним способом підтримки й глісером, що рухаються, вносить корпус судна і корабельні хвилі, що обрушуються.

Основні результати експериментальних і теоретичних досліджень зворотного розсіяння радіохвиль НВЧ і НЗВЧ діапазонів корабельними хвилями, що обрушуються, полягають у наступному: 1. Розроблено методику дослідження характеристик зворотного розсіяння радіохвиль НВЧ діапазону гідродинамічними утвореннями, що виникають у результаті руху надводного судна. Створено комплекс вимірювальної апаратури в діапазонах 9, 35 і 140 ГГЦ.

2. В результаті систематичних досліджень в басейні Чорного моря (більше 600 годин вимірювання) отримані енергетичні й спектральні характеристики сигналів, розсіяних гідродинамічними утвореннями від надводних обєктів різних класів.

3. Розроблено модель зворотного розсіяння радіохвиль НВЧ і НЗВЧ діапазонів корабельною хвилею, що обрушується.

В результаті досліджень сигналів, розсіяних гідродинамічними утвореннями, що виникають при русі надводного судна, показано: 1. Основний вклад у сигнал, розсіяний судном з гідростатичним способом підтримки й глісером, що рухаються, вносить корпус судна і корабельні хвилі, що обрушуються.

2. Для суден з гідростатичним способом підтримки й глісерів при наближенні на граничній швидкості у великому діапазоні курсових кутів (біля ±50° щодо радіального курсу) установлено, що: - ЕПР корабельних хвиль, що обрушуються, приблизно рівна ЕПР судна;

- ширина спектру сигналів, розсіяних корабельними хвилями, що обрушуються, набагато перевищує ширину спектру сигналів від катера.

3. Для суден цих типів, що віддаляються, установлено, що: - зворотне розсіяння від корабельних хвиль, що обрушуються, практично відсутнє;

- у спектрах прийнятих сигналів характерна наявність розсіяння від турбулентного сліду працюючого гвинта (буруна);

- ЕПР буруна на порядок нижча, ніж ЕПР корабельних хвиль, що обрушуються.

4. Для суден на підводних крилах (СПК) енергетичні допплерівські спектри сигналів, розсіяних гідродинамічними утвореннями, залежать від швидкості судна, яка обумовлює режим їх руху.

5. При русі СПК із відносною швидкістю більшою ніж 2,5 (режим руху на підводних крилах) спектральні складові енергетичних допплерівських спектрів сигналів, розсіяних гідродинамічними утвореннями, групуються поблизу нульових допплерівських частот і практично не залежать від курсового кута.

6. При обрушенні корабельної хвилі зворотне розсіяння у НВЧ і НЗВЧ діапазонах обумовлене, в основному, частками крапельно-бризкової фракції, від хвилі, що обрушується поблизу судна.

7. Енергетичні спектри сигналів, розсіяних корабельною хвилею, що обрушується, до рівнів -10 ? -15 ДБ, можуть бути апроксимовані гаусовою кривою.

8. В високочастотній області спектру, нижче рівня -10 ? -15 ДБ, енергетичні спектри можуть бути задовільно апроксимовані функціями виду f-n, де середні значення показників степені апроксимуючих залежностей лежать в межах від 1,5 до 3,2.

1. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Кивва Ф.В., Майков Г.Г., Кортунов В.А. Особенности доплеровских спектров СВЧ сигналов, рассеянных надводными объектами и волнообразованиями от них // В сб. трудов “Распространение радиоволн в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах”. - Харьков. - 1995. - С.31-43.

2. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Майков Г.Г., Гонтарь И.Д., Кивва Ф.В. Особенности обратного рассеяния сигналов 2-х мм диапазона морской поверхностью // В кн. “Научное приборостроение в миллиметровых и субмиллиметровых диапазонах радиоволн. - Сб. науч. трудов АН Украины. - Харьков. - 1992. - С.115-121.

3. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Горбач Н.В., Шарапов Л.И. О статистике флуктуаций радиосигналов коротковолновой части миллиметрового диапазона при распространении над морем // Радиофизика и электроника: Сб. науч. тр. /НАН Украины. Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова; - Харьков: -2002. - Т.7, №3. - С.484-490.

4. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Кивва Ф.В. О доплеровских спектрах радиолокационных отражений от корабельных волн // Радиофизика и электроника: Сб. науч. тр. /НАН Украины. Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова; - Харьков: - 2003. - Т.8, №1. - С.72-77.

5. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Гутник А.В. Курекин А.С. Некоторые особенности обратного рассеяния радиоволн СВЧ диапазона гидродинамическими образованиями надводных объектов // Радиофизика и радиоастрономия. - Харьков: - 2005.- Т.10, №3.- С.325-333.

6. А. с. №1279380 СССР, Способ определения скорости объекта / В.Н. Горобец, В.Г. Гутник, Ф.В. Кивва, Г.Г. Майков, М.И. Головко, Ю.И. Карелов.(СССР) // Заявлено 12.06.85; Опубл. 22. 08. 86. Бюл. N12.-3с.

7. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Майков Г.Г. Кивва Ф.В. Рассеяние СВЧ радиоволн гидродинамическими образованиями типа “фростовская волна” // III-я Всесоюзная школа по рапростр. мм и субмм волн в атмосфере (Харьков ): Тез. докл. - Харьков. - 1989. - С.184.

8. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Майков Г.Г. Горбач Н.В., Шарапов Л.И., Новиков С.С. Некоторые характеристики доплеровских спектров КВЧ ММД, рассеянных лиственными деревьями // III-я Всесоюзная школа по рапростр. мм и субмм волн в атмосфере (Харьков ): Тез. докл. - Харьков. - 1989. - С.186.

9. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Кабанов В.А. Майков Г.Г., Хоменко С.И. Доплеровские спектры СВЧ сигналов, рассеянных струей истекающих газов газотурбинного двигателя и параметры флуктуаций коэффициента преломления за соплом // XIV Всесоюзн. конф. по распростр. радиоволн (Харьков, окт. 1990): Тез. Докл. - Ч2. - Харьков. - 1990. - С.291.

10. Горобец В.Н., Гутник В.Г., Майков Г.Г., Гонтарь И.Д., Кивва Ф.В. Об особенностях радиолокационных отражений сигналов 2-х мм диапазона взволнованной поверхностью моря.// Межведомств. научно-техн. конф.: Приборы, техника и рапростр. мм, сбм волн (Харьков, 30 июня-3 июля 1992г): Тез. докл. - Харьков. - 1992. - С.155.

11. Горобец В.Н, Гутник В.Г., Гонтарь И.Д., Майков Г.Г., Кивва Ф.В. О доплеровских спектрах сигналов 2-х мм диапазона при рассеянии на каплях и брызгах в разных условиях их генерации // Межведомств. научно-техн. конф.: Приборы, техника и рапростр. мм, сбм волн (Харьков 30 июня-3 июля 1992г): Тез. докл. - Харьков. - 1992.-С.156.