КОНСОН Александр Давидович
РИНЦ AuthorID: 735464
д. 46., Санкт-Петербург, 197376
Chkalovsky pr., 46, St. Petersburg, 197376
ВОЛКОВА Анна Александровна
РИНЦ AuthorID: 706716
д. 46., Санкт-Петербург, 197376
Chkalovsky pr., 46, St. Petersburg, 197376
Амплитудная модуляция шумового сигнала надводного корабля образуется как непосредственно в процессе шумоизлучения при вращении линии вала и винта, так и дополнительно — вследствие качки корабля, обусловленной волнением моря. При этом дополнительную низкочастотную (не более 0,2 Гц) амплитудную модуляцию шумоизлучения можно наблюдать в виде процесса временных вариаций мощности принимаемого сигнала. В связи с этим, представляет интерес установить связь спектра амплитудно-фазовой модуляции широкополосного сигнала корабля при его качке со спектром процесса качки.
В качестве механизма образования модуляции шумового сигнала при качке корабля рассмотрено явление флуктуирующей интерференции лучей, распространяющихся от вертикально качающегося точечного подводного источника вблизи поверхности воды. Получены аналитические соотношения, связывающие спектр амплитудно-фазовой модуляции широкополосного сигнала корабля при его качке со спектром процесса качки. В результате установлен параметр, описывающий совокупные условия, по которому можно определить спектральные свойства модуляции. Вид спектра вариации мощности может быть различным существенно в зависимости от значений параметра K = σ2k H sinα, где k — волновое число, σH — среднеквадратичное значение вертикальной составляющей (смещения источника) вследствие качки, α — угол скольжения луча у поверхности. При значении K< 1 результаты наблюдения процесса модуляции сигнала можно отожествлять с процессом качки корабля. При значении K> 1 спектр модуляции сигнала не будет соответствовать спектру процесса качки. С ростом значения параметра K спектр модуляции расширяется, выходит за пределы спектра процесса качки. Появляются существенно более низкие и высокие гармоники. Результаты компьютерного моделирования и натурных экспериментов подтвердили зависимость вида спектра модуляции от параметра K. Таким образом, установлено наличие дополнительного механизма образования модуляции шумового сигнала при качке корабля, обусловленного явлением флуктуирующей интерференции лучей, распространяющихся от вертикально качающегося точечного подводного источника вблизи поверхности воды.
Amplitude modulation of a noise signal of the surface ship is formed both directly at noise emission, when the line of the shaft and the propeller is rotating, and in addition due to the ship rolling and pitching caused by the rough sea. At the same time additional low-frequency (no more than 0,2 Hz) amplitude modulation of the noise emission can be observed as a process of temporary variations of the received signal power. In this regard, it is interesting to find relation of the amplitude-phase modulation spectrum of the ship broadband signal at its rolling and pitching with the spectrum of rolling and pitching process. As a mechanism of formation of the noise signal modulation at the ship rolling and pitching the fluctuating interference of the beams, propagating from vertically dipping underwater point source near the water surface, is considered. The analytical ratios connecting the amplitude-phase modulation spectrum of the ship broadband signal at its rolling and pitching with the spectrum of rolling and pitching process are received.
As a result, the parameter describing cumulative conditions by which it is possible to determine spectral properties of modulation is determined. The type of the power variation spectrum can be substantially different depending on values of parameter K = 2kσH sinα 1 where k — the wave number, σH-root mean square value of the vertical component (source shift) due to rolling and pitching, α — the beam grazing angle at the surface. At value 2kσHsinα< 1 results of observation of the signal modulation process can be identified with process of the ship rolling and pitching. At value 2kσHsinα> 1 the signal modulation spectrum will not correspond to the spectrum of rolling and pitching process. With the increase of parameter K value the modulation spectrum extends, goes beyond the spectrum of rolling and pitching process. Significantly lower and high harmonics emerge. Results of computer modeling and natural experiments confirmed dependence of the type of the modulation spectrum on parameter K. Thus, presence of the additional mechanism of noise signal modulation formation at the ship rolling and pitching, caused by the phenomenon of fluctuating interference of the beams propagating from vertically dipping underwater point source near the water surface is found.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.