1. This site uses cookies. By continuing to use this site, you are agreeing to our use of cookies. Learn More.

Nem-Akusztikus felderítési módszerek

Diskurzus a(z) 'Támadó fegyverzet' témában - Hpasp által indítva @ 2018. október 27..

  1. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Amennyiben érdeklődés mutatkozik, belekezdenék egy, a nem akusztikus tengeralattjáró felderítési módszerekről szóló sorozatba.*

    *mivel csak műkedvelője vagyok a tengeralattjáró hadviselésnek (ez ugye nem légvédelem), így a sorozatot vitaindítónak szánom.
    A források a sorozat végén lesznek felsorolva.


    Amíg az passzív akusztikus módszerek (SOSUS, vontatott szonár) uralták a hidegháború időszakát, manapság a modern tengeralattjárókat egyre nehezebb felderíteni.

    Jelenleg a világ korszerű tengeralattjárói a 105..115dB tartományban járnak, miközben a tenger háttérzaja 90~95dB is lehet.
    Amint ezt a szintet elérik vagy csak megközelítik, többé passzív módszerekkel már egyáltalán nem lesznek detektálhatóak, ahogyan ezt Kinnard McKee admirális (aki Hyman G. Rickover váltotta 1982-től) kifejtette:

    [​IMG]

    Eventually, U.S. and Russian submarine capabilities will converge.
    Then we will have to think about different applications for submarines because ASW is only going to become a defensive business for submarines in my judgment.
    It will be blind man’s bluff with other submarines. . . .
    Many of the other roles for submarines will become more predominant as we go further into the future, because at some point, nobody will be able to find a submarine with anything.


    Szabad fordításban, és az én interpretációmban:
    Idővel az Orosz tengeralattjáró képességek utolérik az Amerikait.
    Egy bizonyos zajszint alatt, új feladatokat kell találni a tengeralattjáróinknak, mivel egymást csak önvédelmi esetben tudják majd észlelni. (értsd torpedó indítás után)
    Minden más tengeralattjáróra (értsd amelyik nem fedi fel pozícióját) teljesen vakok leszünk.
    Egymás levadászásán kívül sokkal fontosabb egyéb feladatokat kell hogy végezzenek ezek a hajók, egy mivel a jövőbeni időpont után már senki sehol sem fog egy másik tengeralattjárót megtalálni semmilyen eszközzel sem. (zajukat teljesen elnyomja majd a tenger háttérzaja)

    Egy tengeralattjárót azonban nem csak akusztikus módszerekkel lehet felderíteni…
    … az egyéb módszerek közül (a nyílt irodalom szerint) három módszert már eddig is sikeresen alkalmaztak idegen tengeralattjáró felderítésre.

    Ezekről a tán kevéssé ismert módszerekről szólna ez a sorozat, terveim szerint jósok fizikával, biológiával, és matematikával, a következő témák közzé csoportosítva;
    - mágneses tér
    - tenger alatti hullámok
    - lidar
    - bio-lumineszencia
    - tenger felszíni hullámok
    - tenger hőmérséklet változása

    ;)
     
    misinator, wolfram, Tcat and 12 others like this.
  2. rudi

    rudi Well-Known Member

    + gravitometria
     
    gacsat and svajcibeka like this.
  3. molnibalage

    molnibalage Well-Known Member

    És a radioaktivitás mérése a tengerben? Vagy rosszul emlékszem azon fura szenzorokra az orosz tengókon?
     
  4. Kurfürst

    Kurfürst Well-Known Member

    Mágneses tér alapján hogyan működne? Tudtommal 30-as evek óta vannak demagnetizáló eljárások komplett hajókra (akkor még mágneses / indukciós aknák ellen ).

    Ezek egy idő mulva azonban elvesztettek a hatásukat - nukleáris tengónál csökkent hatásfok ..?
     
  5. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Más a felderítés elve.

    A mágneses aknában egy passzív tekercset alkalmaznak, ami a felette elhaladó felmágneseződött hajótest által indukált áramot észleli.
    Ha egy hajó a kikötőben áll hosszabb ideig, akkor a hajótest felmágneseződik.
    Ezért szokták kifutás előtt a hajókat, és a (mágnesezhető anyagból készült) tengeralattjárókat lemágnesezni egy jókora tekercs segítségével.

    [​IMG]

    A mágneses anomália detektor egy aktív tekercs (vagy más érzékelő), amivel nem magának a célnak a mágneses terét, hanem a mágnesezhető test által a föld mágneses terében okozott változást mérik.
     
    misinator, wolfram, wankel and 6 others like this.
  6. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Mágneses térben (mondjuk a Földében) mozgó fémtárgyak mindenképpen csinálnak valamit.
     
  7. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Kezdjük a közismert és a hidegháború alatt rendszeresített eszközöktől, és haladjunk azon a technikák felé, melyek kevésbé ismertek, esetleg vélhetően rendszeresített eszközeik jelenleg is minősítettek, vagy csak elméleti lehetőségként léteznek.

    Következzenek a rendszeresített mágneses anomália detektorok.
    - AN/ASQ-10
    - AN/ASQ-81
    - AN/ASQ-208
    - AN/ASQ-233

    A mágneses mező mértékegysége a Tesla.

    [​IMG]

    Egy Tesla azonban túl sok, így amikor a föld mágneses teréről beszélünk ennek milliárdod részét, a nano Tesla-t (nT) használják a civil tudományban.
    Hogy leegyszerűsítsék a dolgukat, a milliárdod helyett a katonai irodalom egy nano Tesla-t (nT) egy gammának (γ) nevez.

    Egy kis hatványozás...
    1mT (egy mili-Tesla) = 0.001T – egy ezred Tesla
    1μT (egy mikro-Tesla) = 0.000’001T – egy milliomod Tesla= 1’000γ (ezer gamma)
    1nT (egy nano-Tesla) = 0.000’000’001T – egy milliárdod (ezer-milliomod) Tesla = 1γ (gamma)
    1pT (egy piko-Tesla) = 0.000’000’000’001T – egy billiómod (milliomod-millioma) Tesla = 0.001 γ (egy ezred gamma)
    1fT (egy femto-Tesla) = 0.000’000’000’000’001T – egy ezredbilliómod Tesla

    Mivel mind civil, mind katonai szakirodalmat használok, így forrás függően, vegyesen alkalmazom majd mindkét mértékegységet, de a lényeg, hogy 1nT (nano Tesla) = 1γ (gamma).

    A föld mágneses tere erősen változik a geográfiai pozíciótól függően.

    [​IMG]

    Maximuma a Déli sarkon 68’000γ, az északi féltekén a Sziklás hegység környékén és az Urálon túli területeken 60’000γ.
    Minimuma a “Dél Atlanti Anomália” fölött mindössze 25’000γ.

    A hadászatilag érdekes;
    - Atlanti óceán északi részén, az Északi, és a Barents tengeren a mező ereje 45’000…55’000γ közötti.
    - Csendes óceán északi részén, az Ohotszki, és a Bering tengeren a mező ereje 35’000…57’500γ közötti.

    Minden a föld mágneses terébe helyezett mágnesezhető tárgy visszahat a föld mágneses terére, és abban anomáliát okoz.
    Ennek a hatásnak (anomáliának) a nagysága a tárgy hosszától függ.

    [​IMG]

    (A) föld mágneses tere.
    (B) föld mágneses tere a mágnesezhető tárgyon két pólust indukál.
    Ha sokáig ugyanebben a pozícióban állna a cél (például egy kikötőben), akkor felmágneseződne, de itt ez még nem történt meg.
    (C) A célon lévő két pólus, hatással van a föld mágneses terére, anomáliát okoz - torzítja azt.
    (D) Az anomálián átrepülő felderítő a mágneses tér szinuszos változását észleli a cél fölött.

    Lássuk, hogy egyes tárgyak mennyire befolyásolják a föld 68’000nT és 25’000nT közötti mágneses terét:
    - távvezeték; 100nT
    - egy autó 50m távolságban; 5nT
    - tengeralattjáró 150m távolságban; 4γ
    - tengeralattjáró 200m távolságban; 1.6γ
    - csavarhúzó 5m távolságban; 0.5nT
    - mikroprocesszor 2m távolságban; 1pT (piko Tesla – ezred nano-Tesla)
    - emberi agyhullámok pár cm távolságban; 50fT (femto Tesla – milliomod nano-Tesla)

    A föld mágneses mezejének erőssége korántsem állandó, és katonai szempontból persze nem a párszázezer évente történő pólusváltás érdekes, hanem az annál gyorsabban lejátszódó jelenségek.

    [​IMG]

    A napkitörések által okozott mágneses viharok, percek alatt, véletlenszerűen 100nT mértékben változtatják a föld mágneses terét.
    Mágneses viharok idején, napokon át használhatatlanok a mágneses anomália detektorok.

    [​IMG]

    Napkitörések száma a 12 éves napciklustól függ.
    Csúcsévben akár másfél hónapon át, csendes évben összesen két hétig kell lemondani a mágneses anomália detektor használatáról.

    [​IMG]

    A föld mágneses tere napi szinten is változik, az ionoszféra pillanatnyi állapotának függvényében.

    [​IMG]

    Part menti vizeken a civil tevékenység jelentős 5..50γ közötti zajt okoz, így itt a mágneses anomália detektor csak korlátozottan használható, mivel a mágneses zaj elnyomja a tengeralattjáró által okozott anomáliát, ami 150m távolságban 4γ, 200m távolságban már csak 1.6γ.

    A továbbiakban a hidegháború alatt alkalmazott konkrét mágneses anomália detektor típusokról, és működési elveikről lessz szó, némi kitekintéssel a jövő rendszereinek a jelenleg csak elméleti lehetőségeire.

    Csak úgy potyognak majd a Nobel díjak, és kiderül, hogy a jövőbeli fedélzeti (szupravezetőn alapuló kvantum interferencia) MAD operátor tényleg belelát-e a pilótalány gondolataiba.
    ;)
     
    jOkA, misinator, Szittya and 10 others like this.
  8. kelepisti

    kelepisti Well-Known Member

    Jó sorozat, élvezettel olvasom :)
     
  9. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Következik a fluxus kapu, de nem ez.
    :D

    [​IMG]
     
    fishbed likes this.
  10. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Fluxus kapu alapú mágneses anomália detektor

    Victor Vacquier 1907-ben született Szent Péterváron.
    A bolsevik forradalom elől szülei először Franciaországba menekültek, majd az Egyesült Államokban települtek le, és nyertek el amerikai állampolgárságot.
    Geofizikusként végzett a Wisconsin-i egyetemen, és a Gulf olajtársaságnál helyezkedett el.

    [​IMG]

    A második világháború kitörésekor a Columbia egyetemre került, ahol megbízták a repülőgép-fedélzeti mágneses anomália detektor megalkotásával, amit eleinte teljesen lehetetlen feladatnak tartott.

    [​IMG]

    1944-ben került bevetésre az általa megalkotott fluxus kapu alapú mágneses anomália detektor (AN/ASQ-1) PBY gépek fedélzetén a Gibraltári szorosban, ahol segítségével több német, a szoroson áthaladó tengeralattjárót is sikeresen észleltek, és süllyesztettek el.
    A háború után a Sperry cégnél megalkotta az Mk.19-es giroszkópikus iránytűt, amit igazából élete fő művének tartott.

    [​IMG]

    A fluxus kapu alapú detektort két egymással ellentétes irányban feltekert, ferromágneses magú tekercs alkotja (képen fekete).
    Ezeken váltakozó hullámú jelet átvezetve, folyamatosan (egymással ellentétes irányú) váltakozó mágneses teret képeznek.
    Egy második tekercs (képen szürke), a két mag körül - azok mágneses terének összegét észleli, ami külső mágneses tér nélkül pont nulla.
    Ha bármely külső mágneses mező éri a fluxus kapu alapú detektort, akkor az az egyik tekercsen erősíti, míg az ellentétes másikon gyengíti annak mágneses terét, és a második összegző tekercsen így a külső mágneses tér változásának a duplája jelenik meg.

    AN/ASQ-10

    Ez a fluxus kapu alapú mágneses anomália detektor, 1962 és 1969 között került a P-3A/B Orion gépekre.

    [​IMG]

    Mivel a tengerfenéken is jelentős mágneses zajforrások találhatóak, az AN/ASQ-10-et ellátták egy zajszűrővel, ami a tengeralattjáró méretű (hosszúságú) célok okozta hullámokat engedte át, és a többi (kisebb vagy nagyobb méretű) hullámformát szűrte. (mivel tökéletes szűrő nincs, így valamennyit a cél jelszintből is kiszűrt)

    [​IMG]

    A fenti képen látható, hogy a szűrő a 150m távolságban lévő cél 4γ jelszintjéből 3.3γ-t engedett csak át.

    [​IMG]

    Egy 200m távolságban lévő cél 1.6γ jelszintjéből 1.2γ hasznos jelet engedett át.

    Az AN/ASQ-10 maximális érzékenysége 0.2γ, így maximálisan 300m távolságból tudott tengeralattjárót észlelni.
    A fenti távolságba természetesen beleszámít a tengeralattjáró merülési mélysége is, vagyis egy 250m mélyen haladó célt csak a vízfelszín felett 50m-el repülve észlelhetett az AN/ASQ-10, amennyiben a repülő pont a cél fölött haladt el.

    Mivel a fluxus kapu alapú mágneses anomália detektor érzékenységét nem lehetett tovább növelni, új fizikai jelenség alkalmazására volt szükség az érzékelők következő generációjában...
    ... jöhet optikailag pumpált metastabil hélium.
     
    misinator, wolfram, wankel and 5 others like this.
  11. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Optikailag pumpált metastabil hélium mágneses anomália detektor

    [​IMG]

    Pieter Zeeman holland fizikus aki 1902-ben fizikai Nobel-díjat kapott, amiért felfedezte a róla elnevezett Zeeman-effektust.
    Zeeman-hatásnak nevezzük azt a jelenséget, amikor a mágneses tér a színképvonalakat komponenseire bontja fel.
    A felbontás mértéke függ a mágneses tér erősségétől.

    [​IMG]
    színképvonal felbontásának mértéke, a mágneses tér függvényében, a Rubídium-87-es izotópjában

    [​IMG]

    Két évvel Zeeman halála után, az akkor 18 éves Hans Dehmelt önként jelentkezik a német hadseregbe.
    1944 végén részt vesz az Ardenneki offenzívában, ahol amerikai fogságba esik.
    A fogolytáborból csak 46-ban szabadul, visszamegy a megszállt Németországba, hogy a Göttingeni egyetemen folytasson fizikai tanulmányokat, miközben régi rádiók javításából tartja el magát.
    1950-ben ledoktorál, majd meghívást kap Amerikába, ahol a Seattle-ben található Washingtoni Egyetem fizika professzora lesz.
    1957-ben megalkotja az optikailag pumpált metastabil hélium mágneses detektort, a fizikai Nobel díjat a hidegháború végén, 1989-ben kapja meg.

    [​IMG]

    Infravörös detektor méri a Hélium lámpa polarizált fényének változását, egy metastabil hélium gázzal töltött cellán keresztül.
    A metastabil hélium gázt nagyfrekvenciás rádióhullámokkal gerjesztik a maximális fényelnyelődés rezonancia frekvenciájára, egy folyamatos visszacsatolású rezgőkör segítségével.
    A külső mágneses tér bármely változása megváltoztatja a rezgőkör frekvenciáját, amit a rendszer zajszűrés után kijelez.


    AN/ASQ-81 MAD
    (Magnetic Anomaly Detection) System

    Az AN/ASQ-10 –hez képest 4x-es érzékenységével (0.05γ), maximálisan 500m távolságból tudott tengeralattjárót észlelni.
    (a 4x-es érzékenység mindössze 60%-al növelte meg a felderítési távolságot, log (4) = 60%)

    A hidegháború alatt négy változatát gyártották, beépített illetve vontatható kivitelben.
    AN/ASQ-81(V)-1; P-3C Orion számára készült beépített változatban.
    AN/ASQ-81(V)-2; SH-2D Seasprite, és SH-3H Sea King helikopterek számára.
    AN/ASQ-81(V)-3; S-3 Viking számára készült beépített változatban.
    AN/ASQ-81(V)-4; SH-60 Seahawk, SH-2G Super Seasprite, illetve ez került beépítésre külföldi helikopter típusokon (Westland Lynx, MD 500D, SH-60J Seahawk).


    AN/ASQ-208 DMAD (Digital Magnetic Anomaly Detection) System

    Megtartva az AN/ASQ-81 optikailag pumpált metastabil hélium celláját, és rezgőkörét, a korábban alkalmazott analóg szűrők helyett mikroprocesszor alapú digitális zajszűrés segítségével 25%-al nőtt az észlelés maximális távolsága, 600m körülire.
    Modernizált P-3C Orion fedélzetén alkalmazzák.

    [​IMG]
    Modernizált P-3C Orion mágneses anomália detektorának kezelői


    AN/ASQ-233 DMAD (Digital Magnetic Anomaly Detection)
    http://www.polatomic.com/applications/airborneapps.html

    Megtartva az AN/ASQ-81 optikailag pumpált metastabil hélium celláját és rezgőkörét, az optikai pumpálást hélium lámpa helyett lézer diódával végzi.

    [​IMG]
    Az egész berendezés kicsi és könnyű (19kg), így a jövőben akár drónok is szállíthatják.
    Érzékenysége (0.01γ), így elvileg 850m távolságból észlelhet egy tengeralattjárót.


    Látható hogy a jelenleg is alkalmazott optikailag pumpált metastabil hélium mágneses anomália detektor felderítési távolságán a hidegháború alatt sikerült ugyan 70%-ot javítani (500m-ről 850m-re), de a generációs előrelépéshez, újabb fizikai felfedezésekre (és Nobel díjara) van szükség...
    ... szerencsére a kvantum alagútban már látszik az interferencia.
     
    jOkA, misinator, Szittya and 8 others like this.
  12. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Akkor like-old a hozzászólásaimat, mert csak ez alapján látom, hogy érdekel-e ez az elvont téma egyáltalán bárkit is...
    ;)
     
    Celebra and fishbed like this.
  13. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    SQUID (Superconducting Quantum Interference Device - szupravezetőn alapuló kvantum interferencia)

    [​IMG]

    1940-ben, amikor Hans Dehmelt önként jelentkezik a német hadseregbe, egy Wales-i zsidó családban megszületett Brian David Josephson.
    22 éves korában, a Cambridge egyetemen felfedezi a szupravezető anyagok alagúteffektusát, amit róla neveztek el Josephon hatásnak.
    1973-ban meg kapta a fizikai Nobel díjat felfedezéséért.

    [​IMG]

    Két folyékony héliummal folyamatosan 4K°-ra (-228C°) hűtött Nióbium szupravezetőt szigetelő réteg választ el.
    Ha a gyűrűt mágneses tér éri, a kvantum alagúton a Josephson hatás miatt szuper-áram indul meg, amit mérni lehet.

    [​IMG]

    Nagyon kis mágneses tér változásra érzékeny a SQUID, a civil életben használt magneto-enkefalográfia berendezések érzékenysége 100fT, de elméletben el lehet érni a 1fT érzékenységet is.

    [​IMG]
    Az AN/ASQ-233 DMAD-ot alapul véve, becsüljük meg egy elméleti SQUID érzékelővel felszerelt mágneses anomália detektor maximális érzékelési távolságát egy tengeralattjáróval szemben.

    Az AN/ASQ-233 DMAD érzékenysége 0.01γ (egy század gamma), míg felderítési távolsága 850m egy tengeralattjáróval szemben.
    A civil életben használt SQUD magnetoenkefalográfia berendezések érzékenysége 100fT (femto Tesla), ami 0.000’1γ (egy tízezred gamma), látható hogy a SQUID 100x érzékenyebb mint a DMAD...
    Log 100 = 2
    ... így megduplázható annak elméleti felderítési távolsága 1’700m-re.

    Amennyiben a SQUID elméleti 1fT (femto Tesla - 0.000’001γ milliomod gamma) érzékenységével számolunk, akkor a SQUID 10’000x érzékenyebb mint a DMAD...
    Log 10’000 = 4
    ... így négyszerezhető a DMAD elméleti felderítési távolsága 3’400m-re.


    Műszaki nehézséget jelent a SQUID katonai alkalmazása esetén, hogy a jelenleg alkalmazott hélium hűtés nehézkes és drága berendezéseket igényel, esetleg más kirogenikus hűtési módszerek alkalmazása esetén, azok elektromos teljesítményigénye jelentős.

    Katonai szempontból a mágneses anomálián alapuló észlelés legnagyobb problémája az, hogy a mágneses mező nem hullámként terjed.
    A mágneses mező észleléséhez nem lehet irányított antennarácsot építeni, így annak hiányában egy mágneses detektor a maximális felderítési távolságán belül lévő az összes célt egyszerre észleli.

    Fontosnak tartom kiemelni, hogy ezek a detektorok nem a cél mágneses terét észlelik (hiszen azt kifutás előtt lemágnesezték), hanem az általuk okozott változást a Föld mágneses terébe, amire azonban az összes észlelési távolságban lévő tárgy egyszerre hat.

    Egy elméleti világűrbe telepített mágneses anomália detektor, mégha észlelni is tudná a Föld mágneses terében egy tengeralattjáró által okozott minimális változást, a mérhető változást egyszerre okozná az összes, az adott területen lévő tengeralattjáró/hajó/repülő/stb.


    Persze érdemes a fizikai Nobel díjasokat böngészni, hátha már ott van már közöttük a következő mágneses anomália detektor generáció új alapelvének felfedezője...
    ... addig is felkészülnek a pácélos ostoros planktonok...
     
    jOkA, misinator, Szittya and 9 others like this.
  14. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Biolumineszcencia


    Aki nem figyelt biológia órán, annak Sir David Attenborough mesél róla. (sajna csak angolul)

    Éjszaka számos halfaj csapatostul jön fel a felszínre táplálkozni, és ahogy felkavarják a vizet, a Dinoflagelláta páncélos ostoros planktonok fényt bocsájtanak ki a halraj körül.
    Ezt a planktonok által kibocsájtott fényt, a ragadozók, és a modern halászok polgári életben is beszerezhető éjjellátókkal követik, így biztosítva a nagyobb fogást.

    [​IMG]
    A műholdképen Afrika keleti szarva, felette az Arab félsziget, jobbra India – középen óceáni Biolumineszcencia

    [​IMG]
    Vízfelszín alatt úszó delfinek éjszaka

    Felmerül a kérdés; a delfineknél nagyságrendekkel nagyobb méretű és teljesítményű atom tengeralattjárót, nem lehetne-e a Dinoflagelláták biolumineszcenciája, és nagy teljesítményű katonai éjjellátó segítségével, akár az űrből is felderíteni?
    Következik némi (szokás szerint) logaritmuson alapuló matek...

    [​IMG]
    A Pécsi Állatkertben te is megkavarhatod az állóvizet a Dinoflagelláták körül
     
    misinator, Szittya, wolfram and 7 others like this.
  15. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    [​IMG]
    Hajópropellerek által okozott biolumineszcencia a tengerben

    Egyetlen páncélos ostoros plankton állatka, ha megzavarják (és emiatt jól megmérgelődik), átlagosan 2pW (piko Watt – 2x10¯¹²W) fényenergiát bocsájt ki.
    Élőhelytől (és évszaktól) függ, hogy mennyi található belőlük egy liter vízben:
    - Ohotszki tengeren; ~100’000db/l
    - Atlanti óceánon; ~10’000db/l
    - Csendes óceánon; ~1’000db/l

    [​IMG]

    Becsüljük meg egy 5m átmérőjű, lassan forgó hajócsavarral rendelkező atomtengeralattjáró által megzavart Dinoflagelláták által kibocsájtott fény energiáját az Ohotszki tengeren:

    Tengeralattjáró hajócsavar becsült átmérője: 5m
    Egyetlen Dinoflagelláta által kibocsájtott maximális fényerő: 2x10¯¹²W
    Egyetlen Dinoflagelláta által kibocsájtott maximális fényerő időtartalma: 0.1s
    Dinoflagelláták átlagos száma az Ohotszki tengeren: 100’000db/l
    Egy köbméter az ezer liter: 1000l/m³

    5m x 2x10¯¹²W x 0.1s x 100’000db/l x 1000l/m³ = 1x10⁻⁴ W/m²

    A fenti becslés, az Ohotszki tengerre vonatkozik, az Atlanti óceánon 1x10⁻⁵ W/m², a Csendes óceánon pedig 1x10⁻⁶ W/m².
    (természetesen időszakosan kialakulhat sűrűbb Dinoflagelláta populáció is helytől, táplálék mennyiségtől és évszaktól függően)

    Ahhoz hogy műholdról, vagy repülőről felderíthessük a tengeralattjárók hajócsavarja által okozott kékes derengést, annak erősebbnek kell lennie, mint a tenger felszínéről visszaverődő napfény/holdfény/stb (zaj).

    Újholdkor, teljesen felhőmentes sötét éjszaka, a felszínt 10mW/m² fény éri.
    A tenger hullámzásán azonban szóródik a fény, így számoljunk csak a képzeletbeli műholdunk felé, a tenger felszín visszaverődésének 1%-val: 1x10¯⁴ W/m²

    A fenti számításból látható, hogy az Ohotszki tengeren a Dinoflagelláták átlagos fénye csak újholdkor észlelhető a felszín közelében.

    A biolumineszcencia jelensége így véleményem szerint csak tökéletesen tiszta sötét éjszakán használható műholdról tengeralattjáró felderítésre, ha az közvetlen a felszín alatt halad - periszkópmélységben, és sodorhulláma a felszínt érinti.

    [​IMG]

    A Dinoflagelláta alapú eredményes tengeralattjáró felderítés legfőbb akadályának a planktonok által kibocsájtott fény alacsony teljesítménye tűnik...
    ... azonban ha nagy teljesítményű lézerrel világítanánk a tenger alá, akkor már mindjárt más lenne a helyzet.

    Következzék a kék lézer alapú LIDAR, amivel tán kevéssé ismert, de már tényleg detektáltak idegen tengeralattjárót...
     
    jOkA, misinator, Szittya and 8 others like this.
  16. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    LIDAR (Light Detection and Ranging)

    [​IMG]
    Nemrég egy új kínai tengeralattjáró felderítő műhold elképzelés “Project Guanlan” esetében került közérdeklődés terébe a LIDAR alkalmazásával történő tengeralattjáró felderítés.

    Pár sajtó által említett konkrétum...

    Az Egyesült Államok és a volt Szovjetunió által a hidegháborúban végzett kísérletekben (nyíltan elérhető információk szerint) 100 méternél kevesebb detektálási mélységet értek el az űrből.
    A DARPA által kifejlesztett eszközt repülőre szerelve 200 méteres mélységben megbízható eredményeket értek el olyan kis célokkal szemben is, mint a tengeri aknák.
    https://www.businessinsider.com/chi...satellite-could-track-subs-underwater-2018-10

    A Pentagon DARPA védelmi fejlesztési projektje (DARPA) által létrehozott lézerberendezés megbízható eredményeket szolgáltat 200 méter mélységben.
    https://sputniknews.com/military/201810021068501835-china-submarine-laser-satellite/

    A Guanlan projekt ("a nagy hullámok figyelése") célja egy olyan műhold létrehozása, amely észleli a tengeralattjárókat 500 méteres mélységben, ami sokkal több, mint amit az Egyesült Államok és Oroszország korábban elért.
    https://nationalinterest.org/blog/b...satellite-spot-and-help-kill-submarines-33406


    LIDAR alapú tengeralattjáró észlelés témájában tán kevéssé ismert...
    ... hogy az amerikai haditengerészet 1969-óta használja a part menti vizek feltérképezésére repülő fedélzeti LIDAR-t.

    [​IMG]

    Mostanában éppen a Szaúdi Arábiai Jeddah kikötője körül dolgoztak.

    [​IMG]

    1981 októberében a Svédország közvéleménye arra ébredt, hogy egy pr613-as (Whiskey) osztályú szovjet vadász tengeralattjáró (S-363) megfeneklett a part menti felségvizeiken, alig 10km-re a Svéd haditengerészet Karlskronai bázisától.
    https://www.warhistoryonline.com/wa...find-a-russian-submarine-stuck-on-a-rock.html

    [​IMG]

    A szovjetek persze szokás szerint hivatkoztak navigációs hibára, különböző fedélzeti berendezések meghibásodása által okozott vészhelyzetekre, és a többi, a diplomaták számára előre bekészített marhaságra.

    [​IMG]

    Az incidens után a svéd haditengerészet az "Operation Notvarp" keretében műszaki zárat telepített kikötői elé, és már 1982 őszén a “Hårsfjärden Incidens” alatt, feltételezhetően LIDAR érzékelők segítségével észlelt a sekély vízben egy a Hårsfjärden kikötője előtt navigáló, azonosítatlan idegen tengeralattjárót, amire több éles vízibombát dobtak. (eredmény nélkül)

    [​IMG]

    A nyolcvanas években a svéd felségvizeket szinte folyamatosan megsértették idegen tengeralattjárók.
    (amik észlelésében segíthettek a Svéd LIDAR műszaki zárak)
    https://sv.wikipedia.org/wiki/Ubåtskränkningar_i_Sverige


    A LIDAR alapú tengeralattjáró észlelés témája igazán aktuális ahhoz, hogy fizikai és matematikai szempontból is megismerjük/megértsük.
     
    misinator, wolfram, Celebra and 5 others like this.
  17. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Előre is elnézést kérek, de itt némileg hosszabb matek következik...


    [​IMG]

    Egy űrbe telepített lézernek elég erősnek kell lennie, hogy a kétszeres (oda-vissza) légköri és vízalatti elnyelődés után is a célról visszavert jel erősebb legyen mint a tenger felszínén megcsillanó természetes háttér világítás (nap, hold, stb).

    A lézer hullámhosszát úgy kell kiválasztani, hogy annak fénye a legkevésbé szóródjon a tengerben.
    A korábban emlegetett Dinoflagelláták jobban értenek a fizikához nálam, ami abból is kiderül, hogy pont az általuk használt fény (0.42...0.59μm) nyelődik el a legkevésbé az óceánban.

    Higany-Bromid lézer jó választás lehet erre a célra, mivel hullámhossza pont (0.49...0.51μm).
    Esetleg egyéb egzotikus lézerek is szóba jöhetnek, úgy mint Xenon-Klorid, optikailag pumpált Neodímium, esetleg Réz-gőz.

    0..75m mélység között a fény 11.17%-a nyelődik el méterenként, a 0.42...0.59μm tartományban. 75..150m között 7.21%, 150m alatt már csak 4.83%.

    Számítsuk ki a vízalatti oda-vissza veszteséget adott mélységre:
    Mélység: 50m
    Elnyelődés: 11.17%/m
    Fénymennyiség, ami nem nyelődik el: 1-11.17%/m = 88.83%/m
    Maradék fénymennyiség 50m-en: 88.83%/m^(50m) = 0.2679%
    Veszteség 50m-en decibelben kifejezve: 10*log (0.2679%) = -25.7dB
    Veszteség oda-vissza decibelben kifejezve (50m-re): -25.7dB x 2 = -51dB

    A fenti veszteségszámításokat elvégezve több mélységre:
    50m; -51dB
    75m; -72dB
    100m; -91dB
    150m; -124dB
    200m; -145dB
    250m; -167dB
    300m; -189dB

    Űrben telepített eszköz számára a folyamatosan változó légkör is veszteségeket okoz.
    Az óceánok 75%-át felhők takarják, 10 napból átlagosan 6-on, (az Atlanti óceán északi részén 10 napból átlagosan 8 napon át).

    A számunkra érdekes 0.42...0.59μm tartományban a légköri oda-vissza út elnyelődés mértéke:
    Tiszta időben; -4dB
    Párás időben; -10dB
    Ködös időben; -14dB
    Felhős időben; -26dB
    Felhős+ködös időben; -40dB

    A műhold LIDAR-ja által kibocsájtott fényimpulzusnak a fenti elnyelődések után is erősebbnek kell maradnia, mint a tenger felszínén megcsillanó természetes háttér világításnak (nap, hold, stb), ami:
    Napsütés esetén: 1000 W/m²
    Teljes borultság esetén: 100 W/m²
    Éjszaka telihold esetén: 10 mW/m²
    Éjszaka teljes borultság esetén: 1 mW/m²

    Mivel a tenger hullámzik, ami szórja a természetes háttér világítás fényét, így az eredeti értékek 1%-val számolunk.
    (Ennyi verődik vissza pont a műholdunk felé.)
    Napsütés esetén: 10 W/m²
    Teljes borultság esetén: 1 W/m²
    Éjszaka telihold esetén: 1 x10¯⁴ W/m²
    Éjszaka teljes borultság esetén: 1 x10¯⁵ W/m²

    Napos tiszta idő esetén a teljes számítás:
    Tengerfelszínről a műholdba jutó energia (0.42...0.59μm tartományban, 1% felszíni hullám szóródással): 10W/ m²
    Légköri (oda-vissza) elnyelődés (0.42...0.59μm tartományban): -4dB
    Tengeri (oda-vissza) elnyelődés 50m mélységben (0.42...0.59μm tartományban): -51dB

    Teljes (légkör+tenger 50m) oda-vissza elnyelődés: -4dB + -51dB = -55dB

    Tengerfelszínről a műholdba jutó napfény a légköri elnyelődés (csak vissza) után: 10W x 10^(-2dB / 10) = 6W/m²

    Azt szeretnénk kiszámolni, hogy mekkora kibocsájtott fényenergiára van szükség a műholdon ahhoz, hogy legalább 6W/m² fényenergia érkezzen vissza az 50m mélyen úszó célról: 6W / 10^(-55dB / 10) = 2MW/m²

    A fenti 2MW/m² leadott fényimpulzus persze csak akkor lenne igaz, ha a cél felülete tökéletes tükröződne.
    Számoljunk a reálisabb 1%-os visszaverődéssel a cél fekete festéséről: 2MW/m² / 1% = 200MW/m²

    LIDAR lézerünk számára azonban felesleges 1m² nyalábbal dolgozni, elég lesz 1cm², amivel a szükséges fényimpulzus: 200MW/m² / 10’000 = 20kW/cm²

    A fényimpulzus csúcsteljesítménye helyett azonban minket a szükséges elektromos átlagteljesítmény érdekel.

    A céljel 15m távolsági felbontása esetén a szükséges fényimpulzus hossza:
    2 x d / c = 2 x 15m / 300’000’000m/s = 100ns

    Feltételezzük, hogy 1W Higany-Bromid lézer fényimpulzus előállításához 100W elektromos teljesítmény szükséges (100x), és a műhold 500Hz ismétlődési frekvenciával dolgozik.

    A szükséges átlagos elektromos teljesítmény értéke így: 20kW/cm² x 100 x 500Hz x 100ns = 100W

    a fenti szükséges elektromos átlagteljesítmény számításokat elvégezve több mélységre:

    [​IMG]

    A Nemzetközi Űrállomást alapul véve, aminek napelemei átlagosan 100kW teljesítmény leadására képesek, megállapíthatjuk, hogy számításaink szerint nappal a reális felderítési mélység valahol 75m, éjszaka 100..150m körül lehet az időjárás függvényében.

    Két személyes megjegyzés:
    1, A fenti számítás célja a matematikai apparátus megismertetése volt, nem egy jövőbeni Kínai terv véleményezése a látatlanba.
    2, Az hogy az újságok nem számolnak be róla, még nem jelenti, hogy jelenleg nem keringenek fent hasonló célú amerikai műholdak.


    [​IMG]
     
    jOkA, misinator, Szittya and 7 others like this.
  18. papajoe

    papajoe Well-Known Member

    Csak ámulok,és bámulok.
    Nekem ez komolyabb történetnek tűnik,mint a komplett légierő/légvédelem együtt, nyilván a tengók csapásmérő ereje okán,szóval abba ne fejezd.
    ;)
     
    svajcibeka likes this.
  19. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Köszönet, bár ez csak fizika/biológia/meg némi matek... ;)
    ... az igazi tudomány számomra az A-50 + Nebo + Sz-400 + 40N6 + Pancír + AVR, vagy egy Patriot zászlóalj + TADIL-J + DSP + Cobra Judy + AEGIS automatizált alkalmazása, amikor a harctéri parancsnok a beérkező Iraki TBM célpontja.
    :hadonaszos:


    Talán ez a sorozat segít annak megértésében, hogy miért ragaszkodnak a nagyhatalmak a hadászati triád minden egyes eleméhez.
    Ahogy egy admirális fogalmazott, a tengeralattjárók felderíthetetlensége egy törékeny dolog, amit akár egyetlen új fizikai felfedezés (vagy Nobel díjas) is megingathat.
    A hadászati bombázók ezzel szemben, a nemzetközi helyzet fokozódása esetén szétspriccelhetnek akárhány (akár civil) reptérre, amiket képtelenség első-csapással megsemmisíteni.
     
  20. Celebra

    Celebra Well-Known Member

    Szerintem inkább a rugalmasság a hadászati bombázók fő életben tartója.SSBN járórözhet a réteghatár és/vagy a jég alatt,felderithetetlenül.A mobil szárazföldi hadászati rakéták meg szintén szétspriccelhetnek,még atombiztos bunkerekbe is rejthetők.Viszont csak a végső és utolsó érvet jelentik.Gyakorlatilag bevethetetlenek.A bombázók jobban alkalmazhatók a mindennapok politikai és hadszintéri harcaiban.A hipotetikus III.vh-ban,abban a max 1órában amig tartana,el se jutnának a fegyverzetük bevetéséig.Amelyik mégis,az meg már minek,mit támadjon?Fekete üveget?
     

Ezen oldal megosztása