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

Szonárok

Diskurzus a(z) 'Támadó fegyverzet' témában - Hpasp által indítva @ 2018. július 20..

  1. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Nekikezdek egy szonárokról szóló sorozatnak.*

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

    A vízben a hang mintegy ötször gyorsabban terjed mint a levegőben.
    A levegőben a hangsebesség ~330m/s, a vízben ~1500m/s.

    [​IMG]

    Maurice Ewing geofizikusként kutatta a ócéán aljzat szeizomológiáját.
    Bombákat dobott a vízbe, és mérte a robbanás az óceáni aljzatról való visszaverődését.


    1937-ben egy kísérletet végzett, annak kiderítésére, hogy mekkora távolságba terjed a hang az óceánban.
    Nyugat Ausztrália Perth tengerparti vizein meghatározott időeltéréssel 3db 50 fontos (mindössze 20kg-os!!!) töltetet robbantott fel.
    A Bermudai állomáson 12'000 mérföld távolságban (20'000km), ~3 óra elteltével sikeresen észlelték a robbanások hangját.

    [​IMG]

    Ha előkaptok egy földgömböt, látható hogy Bermudával (vagy akár New Yorkkal) szemben az óceán túloldalán igazából Ausztrália nyugati partja van, nem pedig Európa vagy Afrika, amint az az általunk megszokott Mercator vetületen látszik.

    [​IMG]

    A kísérlet eredményét, miszerint a hang ennyire jól terjed az óceánban titkosították, és Walker 1970-es évek végi árulásáig a Szovjetunió nem is szerzett róla tudomást.
     
    Cifu, misinator, Luthero and 7 others like this.
  2. szpg9

    szpg9 Well-Known Member


    Azért neked sem kell mindent elhinni.. Én a 80-as évek legelején jártam középsuliba és akkor tanították fizikán, hogy a hang terjedési sebessége mekkora a fémekben, fában, stb... Lehet, hogy KGB képző volt, csak én nem tudtam róla???? Hát azért amit leírtál arról, hogy mit tudtak a ruszkik úgymond, meg mit nem, hát ebben a tekintetben nyilván elég vaskos tévedés...
     
  3. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Volt egy időszak az atom tengeralattjáró fejlesztésben, amikor mindenki a hajók sebességének örült, és nem foglalkozott a zajával.
    A hang terjedési sebességét a vízben mindenki ismerte kb. a középkor óta, csak azt nem hogy meddig terjed, mekkora frekvencián.
    A II. világháborúban a szonárok még bőven ötven-húsz kHz tartományban üzemeltek (a kis méret miatt), ahol a felderítési távolság 5~10km volt maximum.

    A nagy titok az volt hogy alacsony frekvencián ennyivel jobban terjed a hang.
    Mindkét oldalon eljött az a pillanat amikor ez tudatosult, és erre azonnal reagáltak is.

    Amcsi oldalon a SOSUS vs SSBN George Washington, szovjet oldalon Walker árulása után.
     
  4. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Pár alapvetés...

    Egy tengeralattjáró hangja (ellentétben a rádiólokátorok szűk frekvenciatartományú impulzusaival), széles tartományban szóródik, és frekvenciájuk függvényében terjed.

    [​IMG]
    Mivel eleinte csak a passzív szonárokra koncentrálok, így a fenti ábrán látható két kiemelt frekvenciára hívnám fel a figyelmet. Látható hogy alacsonyabb frekvencián 100Hz-ig ugyanaz a hang jobban terjed mint például 1000Hz-en.
    - 1000Hz-en mérhető az a hangerősség, amit minden kiadványban megadnak dB-ben. (tengeralattjáró passzív szonárok ezen a frekin dolgoznak, a méretbeli megkötés miatt, ezért ez az alap)
    - 100Hz-en ugyanennek a célnak a hangja jobban terjed, pont 20dB-el. (SOSUS ezen a frekin dolgozik)

    Érdekességként megközelítően* megbecsülhetjük egy tengeralattjáró zajszintjét (1000Hz-en) figelembe véve az azon végzett zajcsökkentő beavatkozásokat, az alábbi képlettel (összeadva a zajcsönnekntő tényezőket):

    145dB - második világháborús tengeralattjáró zaja taktikai sebességen (1000Hz)
    +20dB - atomreaktor zaja
    -5dB - egyetlen nagyméretű hajócsavar alkalmazása, áramvonalas hajótesttel
    -5dB - a ballisztikus rakétahordozók nagyobb teste nagyobb felületen adja át a zajt
    -15dB - gépészet leszigetelése a hajótesttől
    -5dB - csendes propeller
    -10dB - propulzor alkalmazása propeller helyett
    -15dB - 3 mikrométer pontosságú gépészet (mozgó alkatrész) kivitelezés
    -5dB - természetes cirkulációjú reaktor
    -5dB - külső hangelnyelő bevonat (ez inkább az aktív szonárnál számít, akár 20dB-el is csökkentheti a visszavert jel erősségét)

    [​IMG]
    *ellenőrzésként az amcsi és szovjet/orosz forrásbeli adatok a táblázat 3. 4. oszlopában, a képlet által számolt eredmény pedig az 5. oszlopban található. Zajcsökkentési generációk szerint bontottam a sorokat. "1" szerepel ott, ahol ismereteim szerint** a típus rendelkezik azzal a zajcsökkentő tulajdonsággal.

    **mivel csak műkedvelője vagyok a tengeralattjáró hadviselésnek (ez ugye nem légvédelem), így a sorozatot vitaindítónak szánom. A források a sorozat végén lesznek felsorolva.
     
    Cifu, misinator, Luthero and 6 others like this.
  5. Littlejohn

    Littlejohn Well-Known Member

    Igaz, a harmincas években a kezdetleges szonárok fejlődésének jellegzetessége a minél magasabb frekvencia volt. Amikor az alacsony frekvenciás hang terjedését kezdték vizsgálni, igencsak meglepődtek. Utána már óriási jelentősége lett a tengók alacsony frekvenciás zajainak, "gépzajának". Jellemzően az elektromos hajtóművek kifejezetten kevés az alacsony frekis zaja, ezért ma is szinte "lyuk" a tengerben. A diesel és a nukleáris hajtóművek zaja pedig elsősorban a mozgó alkatrészek rezgéséből származik. A burkolat és a hajtás egymástól való elszigetelése igen széles spektrumban csillapítja a "rezgészajt", de meg nem szüntetheti.Bármi, ami a vízben mozog, surlódási "zajt" produkál. A verseny e zaj csökkentése, valamint a minél érzékenyebb szenzorok (amik a saját, mért frekvenciát kiszűrik) használata között zajlik. Azonban van egy határ: Bármilyen csendes valami, bármilyen érzékenyek a szenzorok, ahogy Hpasp írta, az egész addig tart, amíg felkészülnek a torp indítására. Az ajtók nyitásakor indul a verseny a túlélésért. Verseny a biztos célpontért, a gyorsabb lövésért, a pontosabb irányításért, a hajó manőverképességéért, sebességéért. Ahogy a repülésben a hármas szabály: magasság, sebesség, határozott cselekvés, úgy a víz alatt: mélység, sebesség, határozott cselekvés. Minél mélyebben vagy, annál nehezebb eltalálni.
     
    misinator, sirdavegd, fip7 and 2 others like this.
  6. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Most jöhet a matek rész (amit mindenki utál), de igyekszem leegyszerűsíteni összeadás/kivonásra, és máris minden topictárs tud egy tengeralattjáró által kibocsájtott zaj és a szonárok ismerete alapján felderítési távolságot becsülni...
    ... a híres passzív szonár egyenlet (bizony bármennyire is kézenfekvő, ez is csak Walker árulása után lett nyilvános*):

    TL = SL + DI - NLs

    TL - Transmission Loss (hang terjedési vesztesége 1000Hz-en)
    SL - Source Level (cél által kibocsájtott zajszint 1000Hz-en)
    NLs - Noise Level (az észlelő által kibocsájtott alapzaj 1000Hz-en)
    DI - receiver Directivity Index (passzív szonár erősítési tényezője)

    A terjedési veszteségből már becsülhető a cél felderítési távolsága...
    TL = 10 log₁₀ r
    r = 10⁽ᵀᴸ ⁰∙¹⁾

    +30dB ~1km
    +35dB ~3km
    +40dB ~10km
    +45dB ~30km
    +50dB ~100km
    +60db ~1000km
    +70dB ~10'000km

    * Since then, much material that was previously considered classified and therefore not included in the course has been added.
    I suppose in a perverse way, the infamous traitor Navy Warrant Officer John Walker takes the credit for this.
    For personal gain, he sold the secrets of what we could do with narrow band sonar to the Soviet Union. May he long rot in jail.
    I’m surprised how few Midshipmen know of his treachery.
    At the very least you can hate him because he has made this course more challenging than it used to be.
    Then learn his story and hate him for the lives he put at risk with his unconscionable acts.

    CDR E. J. Tucholski - Physics Department - U. S. Naval Academy
     
  7. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    no +1x ugyanaz a táblázat, csak most magyarul...

    [​IMG]
     
    molnibalage, Luthero, endre and 4 others like this.
  8. Celebra

    Celebra Well-Known Member

    Egy kis érdekesség a SOSUS rendszerhez.A Tu95/142 gépek ellenforgó légcsavarjainak zaját is egész jol tudták követni.
     
  9. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Azért Navy Warrant Officer John Walker áruló képét ebbe a topicba is berakom...

    [​IMG]

    ... may he long rot in jail.
     
    sirdavegd likes this.
  10. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Tán ebben a topicban is érdemes előre leszögezni...

    A dB nem fejez ki mennyiséget, hanem csak annak arányát amihez viszonyítjuk.
    A levegőben amihez viszonyítunk az 20µPa nyomás egy négyzetméteren, nagyjából amit egy átlag ember még meghall az a 0dB.
    Mivel a vízben nem hallunk, ott az 1µPa nyomást választották alapnak (a hangforrástól 1m távolságban), így ezeket a decibel értékeket átváltani 26dB kivonása után lehet.
    Ami a vízben 175dB, az a levegőben csak 165 - 26 = 139dB.
     
  11. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Tán ebben a topicban is érdemes előre leszögezni...

    A dB nem fejez ki mennyiséget, hanem csak annak arányát amihez viszonyítjuk.
    A levegőben amihez viszonyítunk az 20µPa nyomás egy négyzetméteren, nagyjából amit egy átlag ember még meghall az a 0dB.
    Mivel a vízben nem hallunk, ott az 1µPa nyomást választották alapnak (a hangforrástól 1m távolságban), így ezeket a decibel értékeket átváltani 26dB kivonása után lehet.
    Ami a vízben 175dB, az a levegőben csak 165 - 26 = 139dB.

    Az amcsi passzív szonárok, mivel ezekkel kezdünk jelölése érdemel némi magyarázatot...
    ... három betű és egy szám jelölte őket.

    telepítés fajtája (B tengeralattjáró, F fixen telepített)
    berendezés típusa (Q szonár)
    berendezés célja (R receiving - passzív észlelő, S sending - aktív adó, Q combined or special - speciális, G fire control - tűzvezető)

    gyorsan mindenki tesztelheti magát azokon amikről a későbbiekben szó lesz...
    FQQ-10 (SOSUS)

    BQQ-1 (Tresher)
    - BQS-6
    - BQR-7

    BQQ-3 (Sturgeon)
    - BQS-6
    - BQR-7
    - BQR-20

    BQQ-5 (688 Los Angeles)
    - BQS-11
    - BQG-5
    - BQR-25 - TB-16

    BSY-1 (688i improved Los Angeles)
    - BQS-13
    - BQG-5
    - TB-23

    BSY-2 (Seawolf/Virginia)
    - BQQ-10
    - BQG-5
    - TB-29

    utána megbeszéljük a szovjet vadász tengó szonárokat is, amik már jóval egyszerűbben jelöltek...
    MGK-300 Rubin (Viktor-I/-II)
    MGK-500 Skat (Viktor-III)
    MGK-540 Skat-3 (Akula)
    MGK-600 Amfora (Yansen)
     
    molnibalage, endre and sirdavegd like this.
  12. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Ja. Gondolod, az oroszok nem tudták?
     
  13. gacsat

    gacsat Well-Known Member

    Mert nyilván az oroszok nem végezték el ugyanezt a kisérletet.
     
  14. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Hol állt rendelkezésre a szovjetek számára óceánokat átölelő partszakasz, hogy nyugodtan kísérletezhessenek?
     
  15. dudi

    dudi Well-Known Member

    Miért van erre szükség?a Csendes-óceán egy pontján robbantasz és egy másik pontján lévő szonárral halgatózol.Annak a szonárnak nem csak a parton szabad lennie simán lehet egy kísérleti hajón is.
     
  16. beta

    beta Well-Known Member

    Nekem az jött le, hogy nem is gondoltak rá, hogy ezt a kísérletet el kéne végezniük.
     
  17. sirdavegd

    sirdavegd Well-Known Member

    Durva. Mondjuk pár hónapja találtam 3 db emut. Mint kiderült, a szavannai állatok is szeretnek mély hangon kommunikálni, mert jól terjed. Tök mókás, amikor eleresztenek egy-egy ilyen impulzust - a szomszédban viszont nem szívesen laknék. Erősen überelik a kipufogó mélyítő betyárokat, meg a mélynyomó fetisisztákat. Illetve nem ildomos megfőzni más tulajdonát...:oops:
     
    Luthero, Littlejohn and gacsat like this.
  18. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    A hidegháború elején a feltételezett Szovjet tengeralattjáró fenyegetés felderítésére egy kísérleti rendszert telepítettek 1951 júliusában a Bahama-szigeteki Eleuthera-szigetére. A Jezebel projekt vízalatti kábelen elhelyezett hidrofonokból, és pár szigorúan őrzött part menti épületből állt.

    [​IMG]

    Az épületben volt kivezetve a vízalatti kábel végződése, és a LOFARGRAM (Low Frequency Analyzer and Recorder Gram) nyomtatói.

    [​IMG]

    Minden vételi irányszöghöz tartozott egy nyomtató, ami a frekvencia függvényében rajzolta a jelerősséget egy papírtekercsre, amin így idő függvényében lehetett a jelszint változását követni.
    Egy függőleges vonal adott irányban állandó frekvenciájú jelforrást jelentett.

    [​IMG]

    A Jezebel kísérlet sikeres volt, 1954-től 16 milliárd dollár felhasználásával 33 szigorúan titkos SOSUS (SOund SUrveillance System) állomást építettek ki.

    [​IMG]

    1954-ben az első atom-tengeralattjárót a Nautilust könnyedén bemérték a SOSUS állomások még állóhelyzetben is, és emiatt megváltozott a US NAVY hozzáállása az atom-tengeralattjárók zajvédelméhez. 7 évvel később elkészült az első csendes tengeralattjáró a Tresher, aminek propellerzaját továbbra is könnyedén követte a SOSUS. A haditengerészet büszkeségét, az SSBN George Washington ballisztikus rakétahordozót első éles őrjáratán, a Barbados-i SOSUS állomás egészen a UK-Izland szorosig követte, az egész Atlanti óceánon keresztül.

    1962-ben a Grand Turk szigeti SOSUS pontosan lokalizálta a Kubai blokád áttörésére készülő Szovjet Foxtrot dízel tengeralattjárókat, azokat a haditengerészet feltartóztatta, így azok nem érték el a Kubai kikötőt.

    Ugyanannak az év Novemberében a Barbados-i SOSUS állomás először mérte be az Anglia mellett elhaladó első Szovjet atom-tengeralattjáró típust, a Pr627 Novembert.

    1963. április 10-én az SSN-593 USS Thresher eltűnt mélytengeri gyakorlaton, a SOSUS segített megtalálni.

    1968-ban a SOSUS azonosította az első Pr671 Viktor-I, és Pr670 Charlie-I típusokat, amit az Atlanti óceánra érkeztek.
    Ugyanazon év május 21-én, az SSN-589 USS Scorpion tűnt el az Azori szigeteknél, ennek a hajónak a roncsát is a SOSUS adatai alapján találták meg.

    1974-ben a SOSUS azonosította az első Pr667B Delta-I ballisztikus rakétahordozót, amit az Atlanti óceánra érkezett.

    Walker árulása, és az azután megjelent Pr971 Akula-I "Walker Class" volt az első Szovjet típus, melynek követése már nehézségekbe ütközött.

    Mivel ekkorra a Szovjet rakétahordozók is elhagyták az Atlanti óceánt, a SOSUS rendszer szép lassan értelmét vesztette.

    [​IMG]
     
  19. fip7

    fip7 Well-Known Member

    Hpasp

    Akkori árfolyamon a 16 milliárd(!) dollár az embertelenül nagy összeg volt :eek:
    Megkockáztatom, hogy a hideg háború alatt legyártott összes SZU tengó költsége nem volt ennyi....

    Most utána számoltam , ez mai árfolyamon 150 milliárd dollár!
     
    minszk2, gacsat, fishbed and 2 others like this.
  20. beta

    beta Well-Known Member

    Ha jól vettem ki több évre oszlott szét ez a költség és ez az időszak egy nagyon felpörgő amerikai gazdaság időszaka volt, így volt sok "feles" pénz honvédelemre. Plusz erős para lehetett a szovjet tengóktól, így volt motiváció is.
     

Ezen oldal megosztása