อ่าน 2 นาที
โซนาร์แบบลากจูง
โซนาร์ แบบลากจูง เป็นระบบ ไฮโดรโฟน ที่ลากอยู่ด้านหลังเรือ ดำน้ำ หรือเรือผิวน้ำโดยใช้สายเคเบิล [ 1 ] การลากไฮโดรโฟนไปด้านหลังเรือโดยใช้สายเคเบิลที่มีความยาวหลายกิโลเมตร...
โซนาร์แบบลากจูง

โซนาร์แบบลากจูงเป็นระบบไฮโดรโฟนที่ลากอยู่ด้านหลังเรือดำน้ำหรือเรือผิวน้ำโดยใช้สายเคเบิล[ 1 ]การลากไฮโดรโฟนไปด้านหลังเรือโดยใช้สายเคเบิลที่มีความยาวหลายกิโลเมตร ช่วยให้เซนเซอร์ของอาร์เรย์อยู่ห่างจากแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนของเรือเอง ซึ่งช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวน ให้ดีขึ้นอย่างมาก และด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจจับและติดตามเป้าหมายที่อ่อนมาก เช่น ภัยคุกคามจากเรือดำน้ำที่เงียบและปล่อยเสียงรบกวนต่ำ หรือสัญญาณแผ่นดินไหว[ 2 ]
ระบบโซนาร์แบบลากจูงให้ความละเอียดและระยะการตรวจจับที่เหนือกว่าเมื่อเทียบกับโซนาร์แบบติดตั้งบนตัวเรือ นอกจากนี้ยังสามารถครอบคลุมจุดบอดของโซนาร์แบบติดตั้งบนตัวเรือได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม การใช้งานระบบอย่างมีประสิทธิภาพจะจำกัดความเร็วของเรือ และต้องระมัดระวังในการป้องกันสายเคเบิลจากความเสียหาย
ประวัติศาสตร์
ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 ฮาร์วีย์ เฮย์ส นักฟิสิกส์ของกองทัพเรือสหรัฐฯ ได้พัฒนาระบบโซนาร์แบบลากจูงที่เรียกว่า "Electric Eel" เชื่อกันว่าระบบนี้เป็นการออกแบบโซนาร์แบบลากจูงครั้งแรก โดยใช้สายเคเบิลสองเส้น แต่ละเส้นมีไฮโดรโฟนติดอยู่สิบสองตัว โครงการนี้ถูกยกเลิกหลังจากสงคราม[ 2 ]
กองทัพเรือสหรัฐฯ กลับมาพัฒนาเทคโนโลยีอาร์เรย์ลากจูงอีกครั้งในช่วงทศวรรษ 1960 เพื่อตอบสนองต่อการพัฒนาเรือดำน้ำพลังงานนิวเคลียร์ของสหภาพโซเวียต[ 2 ]
การใช้งานในปัจจุบัน
บนเรือผิวน้ำ สายเคเบิลอาร์เรย์แบบลากจูงมักจะถูกเก็บไว้ในดรัม จากนั้นจึงคลายออกด้านหลังเรือเมื่อใช้งาน เรือดำน้ำของกองทัพเรือสหรัฐฯ โดยทั่วไปจะเก็บอาร์เรย์แบบลากจูงไว้ภายในท่อด้านนอกที่ติดตั้งตามตัวเรือ โดยมีช่องเปิดอยู่ที่ท้ายเรือด้านขวา[ 2 ]นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่อยู่ในถังบัลลาสต์ (พื้นที่น้ำท่วมอิสระ) ในขณะที่ตู้ที่ใช้ในการควบคุมระบบจะอยู่ภายในเรือดำน้ำ[ 3 ]
ไฮโดรโฟนในระบบอาร์เรย์แบบลากจูงจะถูกวางไว้ที่ระยะห่างเฉพาะตามแนวสายเคเบิล โดยองค์ประกอบปลายจะอยู่ห่างกันมากพอที่จะได้รับความสามารถพื้นฐานในการกำหนดตำแหน่งแหล่งกำเนิดเสียงแบบสามเหลี่ยม ในทำนองเดียวกัน องค์ประกอบต่างๆ จะถูกปรับมุมขึ้นหรือลง[ 4 ]ทำให้สามารถกำหนดตำแหน่งความลึกในแนวดิ่งโดยประมาณของเป้าหมายแบบสามเหลี่ยมได้ หรืออาจใช้อาร์เรย์สามชุดขึ้นไปเพื่อช่วยในการตรวจจับความลึก
โดยปกติแล้ว ในระยะไม่กี่ร้อยเมตรแรกจาก ใบพัดเรือจะไม่มีไฮโดรโฟนติดตั้งอยู่ เพราะประสิทธิภาพของไฮโดรโฟนจะลดลงเนื่องจากเสียงรบกวน (เสียงจากการเกิดโพรงอากาศและเสียงจากการไหลของน้ำในตัวเรือ) การสั่นสะเทือน และความปั่นป่วนที่เกิดจากการขับเคลื่อน ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาเช่นเดียวกับไฮโดรโฟนที่ติดตั้งบนเรือระบบเซ็นเซอร์แบบลากจูงสำหรับเฝ้าระวังที่ใช้โดยเรือผิวน้ำจะมีชุดโซนาร์ติดตั้งอยู่บนสายเคเบิล ซึ่งจะดึงยานสำรวจใต้น้ำควบคุม ระยะไกล (ROV) ที่สามารถปรับความลึกได้ สายเคเบิลถ่วงน้ำหนักอีกเส้นหนึ่งอาจต่อจากตัวเชื่อมต่อของ ROV เพื่อลดระดับชุดโซนาร์ลงไปในระดับความลึกที่ต่ำกว่า สายรับสัญญาณคลื่นไหวสะเทือนแบบยาวจะมีพาราเวนอยู่ตามความยาว ซึ่งสามารถใช้ปรับความลึกของชุดโซนาร์ได้แบบเรียลไทม์
การเปลี่ยนระดับความลึกของ ROV ช่วยให้สามารถติดตั้งอาร์เรย์ที่ลากจูงในชั้นความร้อน ที่แตกต่างกัน ทำให้เรือต่อต้านเรือดำน้ำ (ASW) บนผิวน้ำสามารถมองเห็นได้ทั้งเหนือและใต้ชั้นความร้อน ซึ่งเป็นการชดเชยความแตกต่างของความหนาแน่นและอุณหภูมิ ที่ส่งผลต่อการนำเสียงเหนือหรือใต้ชั้นความร้อนโดยการสะท้อน โดยการปล่อย "ส่วนท้าย" ของอาร์เรย์ลงไปใต้ชั้นความร้อน แพลตฟอร์ม ASW บนผิวน้ำสามารถตรวจจับเป้าหมายที่ซ่อนตัวอยู่ใต้น้ำอย่างเงียบๆ ในน้ำเย็นใต้ชั้นน้ำอุ่นด้านบนได้ดียิ่งขึ้น ในทำนองเดียวกัน เรือดำน้ำก็สามารถตรวจสอบเรือรบบนผิวน้ำได้โดยการปล่อยส่วนท้ายของอาร์เรย์ให้ลอยอยู่เหนือชั้นความร้อนขณะที่ซุ่มอยู่ด้านล่าง
ไฮโดรโฟนของอาร์เรย์สามารถใช้ตรวจจับแหล่งกำเนิดเสียงได้ แต่คุณค่าที่แท้จริงของอาร์เรย์อยู่ที่เทคนิคการประมวลผลสัญญาณ แบบ บีมฟอร์มมิ่งและการวิเคราะห์ฟูริเยร์ซึ่งไม่เพียงแต่ใช้ในการคำนวณระยะทางและทิศทางของแหล่งกำเนิดเสียงเท่านั้น แต่ยังสามารถระบุประเภทของเรือได้จากลักษณะเฉพาะทางเสียงของเครื่องจักรอีกด้วย สำหรับการนี้ จำเป็นต้องทราบตำแหน่งสัมพัทธ์ของไฮโดรโฟน ซึ่งโดยปกติแล้วจะทำได้ก็ต่อเมื่อสายเคเบิลอยู่ในแนวเส้นตรง (เสถียร) หรือเมื่อใช้ระบบตรวจจับตัวเอง (ดูที่เกจวัดความเครียด ) หรือ GPS หรือวิธีการอื่นๆ ที่ฝังอยู่ในสายเคเบิล และรายงานตำแหน่งสัมพัทธ์ขององค์ประกอบไฮโดรโฟน เพื่อตรวจสอบรูปร่างของอาร์เรย์และแก้ไขความโค้ง
ตัวอย่างเช่น CAPTAS-2 (โซนาร์แบบพาสซีฟและแอคทีฟ) ของ Thales Underwater Systemsอ้างว่ามีระยะการตรวจจับสูงสุด 60 กม. และมีน้ำหนัก 16 ตัน[ 5 ] CAPTAS-4 ที่หนักกว่ามีน้ำหนัก 20-34 ตัน และอ้างว่ามีระยะการตรวจจับสูงสุด 150 กม. [ 6 ] [ 7 ]
ใช้ในธรณีฟิสิกส์
ระบบอาร์เรย์แบบลากจูงยังถูกใช้โดยอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซสำหรับการสำรวจแผ่นดินไหวของโครงสร้างทางธรณีวิทยาใต้พื้นทะเล[ 8 ]ระบบที่ใช้มีแนวคิดคล้ายกับระบบของกองทัพเรือ แต่โดยทั่วไปจะยาวกว่าและมีสตรีมเมอร์มากกว่าในอาร์เรย์ที่กำหนด (6 หรือมากกว่าในบางกรณี) ระยะห่างของไฮโดรโฟนโดยทั่วไปตามสตรีมเมอร์แต่ละเส้นจะอยู่ที่ประมาณสองเมตร และสตรีมเมอร์แต่ละเส้นอาจยาวได้ถึง 10 กิโลเมตร บางครั้งสตรีมเมอร์จะถูกลากที่ระดับความสูงต่างกัน เพื่อให้ได้อาร์เรย์แบบ 3 มิติ
ข้อจำกัด
การใช้งานระบบอาร์เรย์ลากจูงอย่างมีประสิทธิภาพจำเป็นต้องให้เรือรักษาเส้นทางตรงและราบเรียบตลอดช่วงเวลาการเก็บข้อมูล การบังคับเลี้ยวหรือการเปลี่ยนเส้นทางจะรบกวนอาร์เรย์และทำให้การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้มีความซับซ้อนมากขึ้น ช่วงเวลาที่ไม่เสถียรเหล่านี้ได้รับการทดสอบอย่างใกล้ชิดระหว่างการทดสอบในทะเลและเป็นที่ทราบกันดีในหมู่เจ้าหน้าที่และผู้เชี่ยวชาญด้านโซนาร์ของลูกเรือ ระบบที่ทันสมัยจะชดเชยโดยการวัดตำแหน่งสัมพัทธ์ของอาร์เรย์ทีละส่วนอย่างต่อเนื่อง และรายงานข้อมูลกลับมาซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยอัตโนมัติด้วยคอมพิวเตอร์ในส่วนของการประมวลผลทางคณิตศาสตร์ของการสร้างลำแสง
ขณะที่ลากอุปกรณ์ตรวจวัดใต้น้ำ เรือจะต้องจำกัดความเร็วสูงสุดโดยรวมด้วยแรงต้านน้ำ จะเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของความเร็ว และอาจทำให้สายเคเบิลขาดหรืออุปกรณ์ยึดเสียหายได้ นอกจากนี้ อาจต้องกำหนดความเร็วขั้นต่ำขึ้นอยู่กับแรงลอยตัวของอุปกรณ์ตรวจวัดใต้น้ำ (อุปกรณ์ตรวจวัดใต้น้ำทางทหารจะถ่วงน้ำหนักเพื่อให้จมลง ส่วนอุปกรณ์ตรวจวัดใต้น้ำทางธรณีฟิสิกส์ควรมีแรงลอยตัวเป็นกลางที่ระดับความลึกประมาณ 10 เมตร) อุปกรณ์ตรวจวัดใต้น้ำอาจเสียหายได้จากการสัมผัสกับพื้นทะเล หรือหากเรือใช้ระบบขับเคลื่อนถอยหลังหรืออาจเสียหายได้หากงอมากเกินไป
ดูเพิ่มเติม
- การสังเคราะห์รูรับแสง
- เอฟเอฟที
- อาร์เรย์เฟส
- เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม
- โซนาร์แบบสังเคราะห์รูรับแสง
- เครื่องระบุตำแหน่งสัญญาณลากจูง
ลิงก์ภายนอก
- ชุดไมโครโฟนใต้น้ำแบบลากจูง (OSC)
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ โซนาร์แบบลากจูง
โซนาร์ แบบลากจูง เป็นระบบ ไฮโดรโฟน ที่ลากอยู่ด้านหลังเรือ ดำน้ำ หรือเรือผิวน้ำโดยใช้สายเคเบิล [ 1 ] การลากไฮโดรโฟนไปด้านหลังเรือโดยใช้สายเคเบิลที่มีความยาวหลายกิโลเมตร...
ประวัติศาสตร์
ในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 ฮาร์วีย์ เฮย์ส นักฟิสิกส์ของกองทัพเรือสหรัฐฯ
การใช้งานในปัจจุบัน
บนเรือผิวน้ำ สายเคเบิลอาร์เรย์แบบลากจูงมักจะถูกเก็บไว้ในดรัม จากนั้นจึงคลายออกด้านหลังเรือเมื่อใช้งาน เรือดำน้ำของกองทัพเรือสหรัฐฯ
ใช้ในธรณีฟิสิกส์
ระบบอาร์เรย์แบบลากจูงยังถูกใช้โดยอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซสำหรับการสำรวจแผ่นดินไหวของโครงสร้างทางธรณีวิทยาใต้พื้นทะเล [ 8 ] ระบบที่ใช้มีแนวคิดคล้ายกับระบบของกองทัพเรือ แต่โดยทั่วไปจะยาวกว่าและมีสตรีมเมอร์มากกว่าในอาร์เรย์ที่กำหนด (6 หรือมากกว่าในบางกรณี)...