掩埋水雷目標(biāo)探測技術(shù)研究.pdf

1、我國近海區(qū)和港口以泥沙底為主，沉底水雷布防一段時(shí)間后，容易出現(xiàn)被泥沙等沉積物掩埋的現(xiàn)象。掩埋降低了聲引信工作頻帶內(nèi)的能量，使得沉底水雷對目標(biāo)的檢測性能下降，打擊區(qū)域性控制下降甚至失效。論文在這樣的背景下，通過研究泥沙等海底沉積物的聲學(xué)性質(zhì)，重點(diǎn)建立了掩埋水雷在不同海底和不同掩埋深度的聲衰減模型，評估了掩埋條件下水雷的聲引信性能，提出了抗掩埋沉底水雷聲引信關(guān)鍵技術(shù)，解決因掩埋而引起的沉底水雷檢測性能下降和區(qū)域性控制問題，降低掩埋對聲引信性

2、能的影響，提高掩埋條件下水雷對目標(biāo)的探測性能。
　　論文主要的研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　一、提出了一種改進(jìn)的Biot-Stoll聲衰減模型參數(shù)估計(jì)方法，以克服利用Kozeny-Carman方程估計(jì)泥沙海底模型參數(shù)存在較大估計(jì)偏差的問題，在簡化模型參數(shù)計(jì)算的同時(shí)，優(yōu)化了滲透率和孔隙尺度的估計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式，減小了滲透率和孔隙尺度的估計(jì)偏差，改進(jìn)后的模型參數(shù)估計(jì)方法能更準(zhǔn)確地預(yù)測泥沙掩埋水雷的聲傳播衰減特性。
　　二、針對單層

3、結(jié)構(gòu)海底，建立了掩埋水雷在不同海底和不同掩埋深度中的聲衰減模型，定義并推導(dǎo)了該模型的海底界面聲透射損失和聲傳播損失，同時(shí)在該模型下利用改進(jìn)后的聲衰減模型參數(shù)分別預(yù)測了掩埋水雷在粗沙、沙質(zhì)泥和粘土質(zhì)泥三種典型海底中的聲衰減；針對多分層結(jié)構(gòu)海底，建立了掩埋水雷在多分層海底的聲衰減模型。最后，通過湖上試驗(yàn)對單層結(jié)構(gòu)海底的掩埋水雷聲衰減模型進(jìn)行了驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該模型的正確性及良好的聲衰減預(yù)測性能。
　　三、在水雷兵器領(lǐng)域提出了典型底

4、質(zhì)和不同深度掩埋條件下的聲引信性能變化的評估方法，利用建立的掩埋水雷在不同海底和不同掩埋深度的聲衰減模型，分析了掩埋對目標(biāo)檢測性能的影響。研究表明，掩埋降低了聲引信工作頻帶內(nèi)的能量及水雷對目標(biāo)的檢測性能，掩埋條件下能量衰減隨頻率的升高呈線性增大關(guān)系。
　　四、基于建立的掩埋水雷在不同海底和不同掩埋深度的聲衰減模型，提出了計(jì)算掩埋水雷聲引信工作頻帶內(nèi)能量損失的方法。預(yù)測了粗沙、沙質(zhì)泥和粘土質(zhì)泥在10Hz~5kHz信號頻段內(nèi)的掩埋能量

5、損失。研究表明，在相同的掩埋深度條件下，粗沙海底對聲信號的影響最大，粘土質(zhì)泥海底對聲信號的影響最小，隨著海底底質(zhì)平均顆粒直徑的減小和孔隙度的增加，掩埋對聲信號的影響有逐漸減小的趨勢。
　　五、提出了抗掩埋沉底水雷被動(dòng)聲引信系統(tǒng)方案，通過應(yīng)用矢量水聽器，降低引信工作頻帶，減小了掩埋對聲信號的影響。方案中為解決因掩埋而引出的沉底水雷區(qū)域性控制難題，提出了基于矢量水聽器的目標(biāo)方位估計(jì)和基于姿態(tài)角傳感器的目標(biāo)方位修正兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。通過姿態(tài)