Игорь ФАЛЕЕВ,

Киевский государственный НИИ гидроприборов

Выступление на международной научно-практической конференции “МЕЖДУНАРОДНЫЕ ОТНОШЕНИЯ В ЧЕРНОМОРСКОМ РЕГИОНЕ И ВОЗМОЖНЫЕ ВЫЗОВЫ МОРСКОГО ТЕРРОРИЗМА”, 19-20 октября 2004 года, Севастополь, Украина

АННОТАЦИЯ

Настоящий доклад посвящен одной из важнейших современных научно-технических проблем в свете борьбы с морским терроризмом - разработке принципов освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне с применением гидроакустических средств (ГАС).

В докладе:

поясняется роль и место системы освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне (СОПО ПМЗ) в борьбе с морским терроризмом и определена цель настоящей работы;

дается анализ задачи освещения подводной обстановки, формулируются основные принципы СОПО ПМЗ с применением гидроакустических средств;

описываются типовая структура и основные компоненты системы освещения подводной обстановки на базе обзора практического опыта зарубежных фирм по созданию таких систем, в т.ч. США, России, Нидерландов, Канады, Дании и др., а также на основе собственного практического опыта КГ НИИ гидроприборов по разработке ГАС различного применения;

даются примеры аппаратурной реализации;

сформулирован критериальный подход к оценке эффективности СОПО ПМЗ.

ПРИНЦИПЫ ОСВЕЩЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ОБСТАНОВКИ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАС

Киевский государственный НИИ гидроприборов Ю.Е. Шамарин, И.М.Фалеев, А.Ю. Шамарин

1. Роль и место системы освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне в борьбе с морским терроризмом.

Морские регионы, особенно прибрежные зоны, в силу своих благоприятных физических особенностей и практически неограниченных ресурсов всегда были в центре внимания экономических и военно-политических интересов морских держав мира. Могущество на море исторически укреплялось соответствующими компонентами инфраструктуры - портами, торговым и промышленным флотами и защищалось от внешнего посягательства на государственные интересы военно-морским флотом и соответствующими береговыми укреплениями.

Одним из негативных явлений последних десятилетий является терроризм, который перерос рамки отдельно взятого государства, принял масштабы целых регионов и угрожает благополучию и жизни многих народов на Земле. Коснулось это негативное явление непосредственным образом и морских регионов и особенно прибрежных морских зон. Вызовы и угрозы терроризма со стороны моря стали объективной реальностью, угрожающей миру и безопасности многих морских держав. Положение усугубляется тем, что морские террористы взяли на вооружение хорошо отработанную в практических действиях тактику боевых пловцов-диверсантов, используют современные средства подводного плавания, навигации и связи, быстроходные катера, подводные транспортировщики и другую современную специальную морскую технику. Террористический удар может быть нанесен не только в порту или военно-морской базе. Множество целей на открытых рейдах - супертанкеры, пассажирские лайнеры, нефтегазовые платформы на шельфе и многое др. Даже в открытом море любое судно может быть атаковано, например, взрывающимся скоростным катером, неожиданно спущенным с борта безобидного траулера. От угроз морские террористы перешли к активным действиям: в 2000 г. в Йеменском порту Аден был поврежден эсминец "Коул" ВМС США, в 2002 г. - танкер "Лимбург", в обоих случаях акции осуществлялись с помощью взрывающихся плавсредств.

Это поставило вопрос, на уровне важнейшей научно-технической задачи, об усилении и повышении действенности охраны морских регионов, особенно в прибрежных зонах, от проникновения и нападения различных диверсионных средств перемещения, диверсионных групп и отдельных пловцов-диверсантов. Реализации этой задачи в немалой степени будет способствовать обеспечение на системной основе освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне, имея в виду обнаружение и классификацию различных посторонних подводных объектов (в том числе движущихся малоразмерных), пытающихся проникнуть в прибрежную зону и выйти на отдельные морские или береговые стратегические объекты.

Наилучшим образом поставленная задача освещения подводной обстановки решается акустическими методами. Некогда неизведанные и таинственные морские глубины в наши дни исключительно полно и достоверно освещаются с использованием различных средств гидроакустики - прикладной науки и техники, которая благодаря важнейшему своему назначению претерпела во второй половине XX столетия исключительно бурное развитие, не меньшее, чем радиоэлектроника в приложении к воздушным средам и космосу. Были созданы, получили развитие и внедрение в конкретные разработку новейшие методы, обеспечившие выполнение заданных современных и перспективных требований по обнаружению и локализации различных объектов в водной среде и на ее дне, по связи и опознаванию, по аварийной сигнализации и др. На современном корабле гидроакустическими методами и аппаратурой обеспечивается навигация, безопасность судовождения, звукоподводная связь и опознавание, а также самые совершенные системы защиты и оперативных действий. Без преувеличения можно сказать: сонар [1] - это глаза и уши современного корабля, и не только корабля. Для освещения подводной обстановки кроме корабельных гидроакустических систем успешно служат позиционные гидроакустические и радиогидроакустические средства и системы различных типов и мобильные средства и системы: опускаемые гидроакустические станции, размещаемые на вертолетах морской авиации и радиогидроакустические системы, размещаемые на самолетах морской авиации. Датчиками гидроакустической информации для самолетных, а также для вертолетных систем являются специальные, сбрасываемые или опускаемые в заданном районе морской акватории, радиогидроакустические буи (РГБ) и гидроакустические модули различных классов и назначения (обнаружение и локализация подводных объектов, гидроакустическая телеметрия, связь и опознавание, аварийная сигнализация и др.)

Несмотря на указанные достижения, проблема обнаружения и локализации подводных объектов различных классов и назначения в прилегающих морских зонах продолжает оставаться в настоящее время наиболее важной для решения поставленных задач освещения подводной обстановки, в то же время и наиболее сложной. Этим объясняется то, что за последние годы разработаны, реализованы и постоянно совершенствуются меры по обеспечению чрезвычайно малой заметности для пассивных (шумопеленгаторных) средств конкретных подводных объектов, особенно малоразмерных, а низкая отражательная способность, неоднородность морской среды и, отражения от дна в прибрежных водах создают значительные помехи работе активных гидролокаторов.

ЦЕЛЬЮ НАСТОЯЩЕЙ РАБОТЫ ЯВЛЯЕТСЯ:

проанализировать состояние и сформулировать основные принципы освещения подводной обстановки в акценте на прилегающую морскую зону и, в частности, на защиту в ней от морского терроризма;

предложить типовую структуру системы, как комплекс аппаратурно-технических средств, для освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне и критериальный подход к оценке ее эффективности.

2. ПРИНЦИПЫ ОСВЕЩЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ОБСТАНОВКИ В ПРИЛЕГАЮЩЕЙ МОРСКОЙ ЗОНЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГАС.

Различные задачи освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне (обнаружение и локализация подводных объектов, навигация, связь, опознавание и др.) на обозримый период 10-20 годов XXI столетия будут решаться наилучшим образом на принципах гидроакустики, как наиболее эффективных для водной среды, хотя и другие известные физические принципы (оптические, магнитометрические, радиотехнические, гравитационные и др.) "также должны рассматриваться применительно к этим задачам.

Применение принципов гидроакустики в приложении к освещению подводной обстановки называется, по аналогии с освещением воздушной обстановки"

пассивная гидролокация (шумопеленгование) - путем обнаружения акустических сигналов от объектов, находящихся в водной среде или на ее дне, непреднамеренно созданных самими объектами;

активная гидролокация - путем обнаружения акустических сигналов, специально излученных в водную среду и отраженных от подводных объектов, находящихся в водной среде или на ее дне.

В обоих режимах после обнаружения того или иного подводного объекта второй неотъемлемой задачей является его локализация, т.е. определение координат этого объекта.

Дальность действия гидроакустического средства по обнаружению подводных объектов и точность ее определения зависит от многих параметров самого средства и гидролого-акустических характеристик конкретного района моря и океана.

Местоположение обнаруженного объекта определяется различными методами, при этом параметры местоположения объекта и точность их определения зависят от указанных выше параметров гидроакустический средств и гидролого-акустических характеристик конкретного района моря или океана, а также от пространственно-избирательных характеристик акустических антенн, входящих в состав гидроакустических средств, при этом в классическом понимании эти параметры местоположения объекта будут тем выше и определяться тем точнее, чем совершенней акустическая антенна конкретного средства.

В классических методах обнаружения и локализации подводных объектов, как правило, используется только одна компонента звукового поля - акустическое давление, соответственно стандартные методы определения местоположения объекта-источника звука по результатам измерения поля давления, порождаемого этим источником, требуют разнесения в пространстве значительного числа акустических приемников с расстоянием между ними половина волны («лямбда пополам») для обеспечения заданных направленных свойств акустической антенны гидроакустического средства. В этом плане выгодно выделяются векторно-фазовые методы обнаружения и локализации, при которых используется совместная информация о поле давления и поле колебательной скорости в одной точке, содержащаяся в векторно-фазовых характеристиках комбинированной pv-антенны в виде потока акустической мощности.

Неоднозначность углового положения источника звука устраняется путем учета знака разности фаз между сигналами, получаемыми с приемника давления и одного из каналов векторного приемника. Несмотря на то, что имеющиеся данные по помехоустойчивости комбинированных pv-антенн различны и в некоторой степени противоречивы, их использование открывает широкие возможности в прикладной гидроакустике, особенно для малогабаритных свободноплавающих и позиционных средств.

С точки зрения разработки, испытаний и последующей практической эксплуатации обслуживающим персоналом того или иного гидроакустического устройства, изделия или комплекса, с учетом достижений гидроакустики, как конкретной прикладной науки и техники, практически все параметры реализуемы и управляемы полностью.

Последнее позволяет предложить для освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне комплексное использование гидроакустических средств, различных по условиям размещения и применения, эффективности, времени действия и т.п. и за счет этого исключить или окончательно уменьшить указанную априорную неопределенность и таким образом добиться безусловного (т.е. практически на 100%) решения поставленных задач. При этом можно утверждать, что при освещении подводной обстановки в прилегающих морских зонах с использованием комплекса различных стационарных и мобильных гидроакустических устройств, объединенных в единую систему освещения подводной обстановки, дальность гидроакустического обнаружения и локализации подводных, а также надводных объектов, опознавания и связи со "своими" подводными, а также надводными объектами может быть неограниченной, а данные об обнаруженных подводных, а также надводных объектах могут передаваться в масштабе времени близком к реальному в центр сбора и обработки информации.

Резюмируя вышеизложенное, сформулируем ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОСВЕЩЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ОБСТАНОВКИ В ПРИЛЕГАЮЩЕЙ МОРСКОЙ ЗОНЕ:

1) Системный подход и комплексирование отдельных гидроакустических средств, задействованных в различных уровнях единой системы освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне.

2) Комплексирование различных режимов работы и методов обработки информации при решении задач обнаружения и локализации подводных объектов, в том числе:

сочетание шумопеленгования с активной гидролокацией;

дальнейшее развитие классических методов обнаружения и локации подводных объектов с использованием в гидроакустических средствах развитых линейных антенн;

применение в гидроакустических средствах векторно-фазовых методов с использованием комбинированных pv-антенн и с учетом "тонкой" структуры шумоизлучения подводных объектов;

фазо-амплитудная обработка информации от группы разнесенных в пространстве на морской акватории гидроакустических средств типа РГБ.

3) Отображение и обобщение информации о подводной обстановке на единой карте обстановки в прилегающей морской зоне.

4) Использование оперативных данных от других систем освещения обстановки в прилегающей морской зоне (надводной, воздушной, космической и др.).

5) Передача и комплексирование данных о подводной обстановке в единую систему освещения обстановки в прилегающей морской зоне.

3. ТИПОВАЯ СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ ПОДВОДНОЙ ОБСТАНОВКИ В ПРИЛЕГАЮЩЕЙ МОРСКОЙ ЗОНЕ. ПРИМЕРЫ АППАРАТУРНОЙ РЕАЛИЗАЦИИ.

На основании изложенного выше, систему освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне (СОПО ПМЗ) предлагается формировать, как информационно-управляющую систему, которая содержит все соответствующие аппаратурные компоненты, обеспечивающие в масштабе времени близком к реальному, выполнение оперативных задач навигации, связи и опознавания надводных и подводных объектов, обнаружения, локализации и классификации различных объектов в водной среде и на ее дне, аварийной сигнализации и др. На основании опыта КГНИИ гидроприборов и опыта других предприятий и зарубежных фирм (США, Росси, Нидерландов, Канады, Дании и др.) в разработке, изготовлении и практической эксплуатации различных гидроакустических средств можно полагать, что СОПО ПМЗ должна содержать три основных аппаратурных группы:

стационарные (позиционные) гидроакустические средства обнаружения подводных объектов потенциального противника в заданных морских зонах;

маневренные (мобильные корабельные и авиационные) гидроакустические средства обнаружения подводных объектов потенциального противника, связи со "своими" подводными объектами, аварийной гидроакустической сигнализации и др.;

береговой центр сбора информации о подводной обстановке и управления работой СОПО ПМЗ.

СОПО ПМЗ по своему составу и функциональному действию носит комплексный характер, ее составные компоненты размещаются стационарно и мобильно в оперативно важных морских районах прилегающей морской зоны. Отдельные компоненты системы дополняют друг друга, при этом, стационарные (позиционные) средства производят постоянное наблюдение за Подводной обстановкой на дальних и ближних подходах к национальной территории, в проливах, узостях, вблизи различных стратегических объектов (военно-морские базы, порты, стоянки кораблей и судов, нефтебазы, нефтепроводы и др.), а мобильные средства - корабельные или авиационные, по информации стационарных средств выводятся в заданные районы для локализации обнаруженных подводных объектов и выполнения с ними последующих оперативных действий. По своему назначению эта система является информационно управляющей структурой и предназначена для обеспечения вышестоящего руководства ВМС информацией о подводной обстановке в прилегающей морской зоне. В связи с указанными особенностями СОПО ПМЗ должна быть обеспечена данными по стабильным и динамичным гидрофизическим характеристикам конкретного морского региона и обеспечивать передячу данных, в установленном порядке, в информационное пространство национальных ВМС.

Характерным примером таких систем и их развития и постоянного совершенствования может служить объединенная подводная система IUSS (Integrated Undersea Surveillance System) ВМС США, которая включает в себя: стационарную систему разведки и наблюдения SOSUS (Sound Surveillance Undersea System), стационарную распределенную систему FDS (Fixed Distributed System), развертываемую в передовых районах систему ADS (Advanced Deployable System) и буксируемую систему гидроакустического наблюдения SURTASS (Surveillance Towed Array Sensor System). Система IUSS является основным средством сбора информации о подводных объектах. Ее эффективность значительно увеличена за счет использования новых технологий, мощных компьютеров и гражданского оборудования COTS (Commercial Off-the-Shelf), системы обработки информации SIPS (Signal Information Processing Segments) и определения направления SDS (Surveillance Direction System). В настоящее время ведется дальнейшее развитие распределенной системы FDS с целью обеспечения поддержания высокой эффективности подводного наблюдения в районах, неохваченных наблюдением системы SOSUS. Система FD3 состоит из двух основных элементов: подводного сегмента UMS (Underwater Segment), включающий в себя сеть гидрофонов, связанных между собой, и системы SIPS с использованием волоконно-оптических линий связи. К 2004 г. ВМС США планируют ввести в состав IUSS систему наблюдения ADS. Концепция системы ADS предусматривает ее оперативное развертывание в передовых районах действия ВМС в кризисных ситуациях. После развертывания система может функционировать от 30 суток до 5 лет. Полученные данные передаются маневренным силам для локализации контакта и формирования полной картины обстановки в масштабе времени, близком к реальному. Система ADS может быть развернута с использованием десантно-высадочных средств и равноценна по эффективности кораблю с гибкой протяженной антенной, постоянно находящемуся на позиции, но без затрат на личный состав и обеспечение.

Активизация деятельности террористических организаций, особенно за последние годы, появление новых способов и самых современных и совершенных средств диверсионных действий, в том числе в прибрежных водных средах, обусловила проведение в ведущих странах мира различных мероприятий, направленных на создание нового поколения адекватных систем защиты от нападения с моря различных береговых объектов, в том числе военно-морских баз (ВМБ), пунктов базирования отдельных кораблей и их соединений, портов, нефтехранилищ, нефтедобывающих платформ на шельфе и т.п. Основу таких систем составляют гидроакустические, а также оптоэлектронные и радиолокационные средства наблюдения за подводной, надводной и воздушной обстановкой, обеспечивающие надежное обнаружение в заданной морской зоне боевых пловцов-террористов и средств их доставки (индивидуальных плавсредств, надводных кораблей, подводных лодок, подводных средств движения водолазов, летательных аппаратов и др.). Благодаря применению современной элементной базы достигнуты приемлемые массогабаритные характеристики, обеспечена высокая вероятность обнаружения подводных объектов и высокая точность их локализации и сопровождения, возможность передачи информации об обстановке вышестоящему командованию в едином формате и реальном масштабе времени. В результате в дополнение или на смену устаревающим стационарным и транспортабельным комплектам радиолокационных и гидроакустических средств наблюдения приходят усовершенствованные средства наблюдения мобильных отрядов.

РАССМОТРИ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТДЕЛЬНЫХ ЗАПАДНЫХ ОБРАЗЦОВ.

В системе "Сидс", США, активная ГАС (рабочая частота - 80 кГц) осуществляет обнаружение и определение координат всех видов подводных целей в круговой зоне радиусом 2 км. Устанавливаемая на морском дне антенна этой ГАС (диаметр - 1м, высота - 3 м, масса - 400 кГ) в транспортном положении имеет положительную плавучесть, что позволяет легко буксировать ее к месту установки.

Гидроакустическая система контроля FHS (Fiscars Hydroacoustic Surveillance System) разработана фирмой Fiscars-Elesco. Она содержит сеть устанавливаемых на дне (на глубинах 20-300 м) всенаправленных гидрофонов (шумопеленгование в диапазоне 0,5-105 Гц), соединенных с береговой станцией обработки кабельными линиями (длина до 30 км).

Шведской фирмой "Сейф бридж АВ" разработана система защиты береговых объектов «Барьер». Она состоит из трех основных элементов: подводных и надводных средств обнаружения, берегового центра сбора, обработки и хранения поступающих данных и средств противодействия проникновению в акваторию охраняемого объекта. По мнению шведских военных специалистов, система "Барьер", благодаря применению в ней современных технологий обеспечивает высокий уровень безопасности охраняемых объектов.

ВМС Германии проводят работы по созданию новой системы подводного наблюдения HSS (Harbour Surveillance System). Она предназначена для обнаружения надводных и подводных объектов на дальностях более 15 км, а также боевых пловцов, террористов и средств их доставки. Система имеет гибкую архитектуру построения и может быть приспособлена к различным условиям окружающей среды. Она состоит из трех основных элементов: комплекс стационарных подводных средств обнаружения, необитаемые самоходные подводные аппараты (СПА) с установленными на них средствами обнаружения, береговой центр сбора, обработки и хранения поступающих данных. Основой комплекса стационарных подводных средств являются работающие в различных диапазонах спектра звуковых волн активные (3,7 кГц) и пассивные (0,01-10 кГц) гидроакустические, а также оптоэлектронные средства наблюдения, предназначенные для обнаружения, классификации и сопровождения подводных, в том числе малоразмерных целей. Две приемные антенные решетки (в каждой 72 акустических преобразователя), входящие в состав стационарных гидроакустических средств, расположены горизонтально, под углом 90° друг к другу, а одна приемоизлучающая (64 акустических преобразователя) - вертикально. Они размещаются на удалении 10-15 км от охраняемого объекта.

Для обнаружения боевых пловцов в системе защиты имеются специальные гидроакустические станции, которые располагаются в непосредственной близости от охраняемого объекта на подступах к нему. При установке системы в закрытых бухтах одна ГАС обязательно устанавливается в центре, вторая - на выходе из бухты. Каждая такая станция состоит из приемопередающего устройства, излучающей и приемной антенных решеток. Полученные данные посредством волоконно-оптического кабеля передаются в устройство обработки и отображения информации, размещенное в береговом центре.

В России создана гидроакустическая станция обнаружения подводных пловцов и диверсантов "Паллада". Акустическая антенна ГАС с помощью корабельного оборудования опускается на глубину до 20 м и осуществляет круговой обзор окружающего пространства. Шкала дистанции - 100, 200, 400, 800м, точность определения координат: по дистанции - 2% от шкалы, по углу - 2°.

Также в России создана гидроакустическая станция обнаружения пловцов-диверсантов и средств их доставки - "Анапа-МЭ" с автоматизированным управлением противодиверсионным гранатометом ДП-65 для установки на надводных кораблях и стационарных позициях для защиты различных

В предлагаемых российских охранных системах используются векторные приемники и приемники давления, работающие в инфразвуковом и низком звуковом диапазонах частот й~1грименяются векторно-фазовые методы обработки информации. Указанные системы имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными "классическими" системами:

возможность пеленгования объектов с одной точки независимо от диапазона частот;

их эффективность не зависит от интенсивности надводного судоходства;

относительно невысокая стоимость изготовления и эксплуатации.

Создаются также специальные устройства для защиты отдельных объектов типа кораблей от проникновения на них пловцов-диверсантов, обнаружения контрабанды и взрывчатых веществ. Например, французская Фирма "Thomson Marconi Sonar" предлагает ГАС обнаружения контрабанды.

Как следует из приведенного описания различных гидроакустических средств, предназначенных для освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне и непосредственно вблизи отдельных стратегических объектов, определенные успехи в этом направлении уже достигнуты.

КИЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НИИ ГИДРОПРИБОРОВ имеет почти 50-летний опыт создания различных гидроакустических и радиогидроакустических средств и готов к научно-техническому сотрудничеству по разработке, изготовлению и испытаниям гидроакустических средств для освещения подводной обстановки в полном объеме представленных предложений, в том числе:

позиционные гидроакустические средства и системы;

корабельные гидроакустические станции;

вертолетные гидроакустические станции;

авиационные радиогидроакустические буи и системы, гидроакустическая и радиогидроакустическая аппаратура связи, опознавания и аварийной сигнализации;

гидроакустическая навигационная аппаратура.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложенная типовая структура системы освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне соответствует требованиям к современным и перспективным информационно-управляющим структурам, она может быть поэтапно реализована в различных составах и конфигурациях акваторий освещения подводной обстановки применительно к той или иной конкретной прилегающей морской зоне.

Изложенные в настоящей работе принципы освещения подводной обстановки в прилегающей морской зоне с использованием различных гидроакустических средств, методы их аппаратурной реализации в КГНИИ гидроприборов успешно реализуются во все более совершенные конкретные изделия. Институт заинтересован в сотрудничестве с фирмами и ведомствами по указанным направлениям, как в области разработки, испытаний и изготовления новейших изделий, так и в модернизации и обслуживании во время эксплуатации. Опыт, знания и квалификация сотрудников института, имеющиеся научно-техническая, производственная и испытательная базы удовлетворят заказчиков с самыми высокими требованиями.

Украина, 03035, Киев, ул. Сурикова 3, факс (380-44) 239-90-17, тел. (380-44) 239-90-18.

ССЫЛКИ:

1. Сонар - общепризнанное в мировой практике название гидроакустических средств и систем, составлено из начальных букв Sound navigation and ranging (навигация и определение дальности при помощи звука).

Игорь ФАЛЕЕВ

Share in social media



Our partners