Многоэлементная резонанская гидроакустическая антенна

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 04 R 17/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4904483/22 (22) 24.01.91 (46) 23,04,93. Бюл. М 15 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" (72) Г.Х.Голубева и Г.А.Михайлов (56) Справочник "Подводные электроакустические преобразователи", Л.: Судостроение, 1983, с. 98-99.

Патент США N 3359537, кл. Н 04 R17/00,,1967. (54) МНОГОЭЛЕМЕНТНАЯ РЕЗОНАНСНАЯ

ГИДРОАКУСТИЧЕСКАЯ АНТЕ Н НА

„„5U„„1811032 А1 (57) Изобретение относится к конструктированию гидроакустической аппаратуры.

Целью изобретения является повышение излучаемой мощности при одновременном увеличении чувствительности системы. Поставленная цель достигается выполнением фиксаторов 4 в виде звукопрозрачных хомутов арочного профиля. Упругое основание 3 выполнено из звукопрозрачного полимера четвертьволновой толщины в виде подслоя, адгезионно скрепленного с жестким металлическим экраном 2, к которому хомутами 4 через подслой равномерно поджаты и закреплены пьезоэлементы. 2 ил.

1811032

Настоящее изобретение относится к конструированию гидроакустической аппаратуры и может быть применено в качестве антенны рыбопоисковых станций, эхолотов и приборов для подводных океанографических исследований.

Цель изобретения — повышение излучаемой мощности при одновременном увеличении чувствительности антенны.

Экспериментально было установлено, что предложенная конструкция позволяет не только повысить эффективность антенны излучаемую мощность при практически двукратном увеличении чувствительности в ре° жимах приема. и излучения за счет улучшения ее АЧХ, но и упростить конструкцию, сделать ее более технологичной и уменьшить вес и габариты. В предлагаемой антенне поглощение энергии паразитных колебаний протяженных пьезоэлементов обусловлено реформациями сдвига полимерного подслоя, усиленными за счет эдгезионного скрепления с жестким металлическим экраном и поджатием хомутами арочной формы.

В результате этих мер закрепощается смещение нижней (скрепленной) поверхности подслоя и усиливается тем самым сдвиговое трение в материале подслоя, выполненного из звукопрозрачного пол имера, например, резины С572, толщиной в четверть длины волны Яр (или нечетного числа четвертей Q) в нем на рабочей частоте антенны. Такая конструкция позволяет освободить боковую поверхность пьезоэлементов, практически реализуя все потери только в подслое, а так же предотвращает потери звуковой энергии за счет элементов крепления, поскольку арочные эластичные хомуты выполнены из звукопрозрачного полимера, например, из резины С572.

На фиг.1 приведен пример выполнения предлагаемой конструкции; на фиг.2,— частотная характеристика потребляемой электрической мощности.

Предлагаемая конструкция содержит протяженные пьезоэлементы 1, жесткий металлический тыльный экран 2, адгезионно скрепленный с четвертьволновым звукопрозрачным упругим подслоем 3, выполненным, например, из резины С572, звукопрозрэчные упругие хомуты 4 арочного профиля, выполненные, например,.из той же резины С572 и составляющие единое целое с подслоем 3, посредством которых пьезоэлементы 1 ориентированы, закреплены и равномерно поджаты к ее экрану 2 через подслой 3. Поджатие обеспечивается тем, что хомуты арочного профиля 4. имеющие первоначально поперечное сечение меньше, чем пьезоэлементы 1, надеты на них с натягом. Масляное заполнение 5 корriyca 6 со звукопрозрачной мембраной 7 обеспечивает устойчивость антенны к действию высоких гидростатических давлений и перепада температур окружающей среды с помощью конденсатора, который на чертеже не указан, как и электрических монтаж и кабельные вводы, служащие для передачи (съема) рабочего напряжения.

Следует отметить, что в случае выполнения антенны в виде многорядной (мозаичной) конструкции, хомуты целесообразно выполнять многорядными, а жесткий металлический экран в виде отдельных секций, установленных вплотную друг к другу.

Антенна работает следующим образом, При подведении к пьезоэлементам 1 электрического рабочего напряжения, электрическая энергия преобразуется в акустическую, излучаемую в рабочую среду (воду) со стороны рабочей поверхности пьезоэлементов 1 через масло 5 и звукопрозрачную мембрану

7, Акустическая энергия, излучаемая (принимаемая) пьезоэлементами 1 в тыльную сторону — противоположную их рабочей поверхности, свободно проходит через подслой 3, выполненный из звукопрозрачного

30 полимера, и отражается от металлического экрана 2, За счет выполнения звукопрозрачного подслоя 3 четвертьволновой толщины, а металлического экрана 2 толщиной 0,060,25 L3, в совокупности со звукопрозрэчными хомутами 4 и демпфированием пьезоэлементов 1, поджатых к подслою 3 и экрану 2, достигается значительное улучшение АЧХ, а в итоге практически двукратное . увеличение чувствительности в режимах из"0 лучения — приема по сравнению с антеннойпрототипом. При этом частота возбуждения фактически совпадает с толщинным (основным) резонансом протяженных стержневых пьезоэлементов 1, поскольку звуковая энергия высших мод колебаний вдоль их длины сначала эффективно преобразуется в сдвиговые в упругом полимерном подслое 3, за счет акустической связи с пьезоэлементами

1, ориентированными, закрепленными. и

50 равномерно поджатыми к жесткому металлическому экрану 2, через подслой 3 посредством локально расположенных вдоль пьезоэлементов 1 хомутов арочного профи. ля 4, а далее переходит в тепло из-за сильного сдвигового трения в материале подслоя 3, достигаемого и за счет его адгезионного скрепления с жестким металлическим экраном 2, закрепощающим смещение скрепленной поверхности упругого подслоя

3, что и приводит в итоге к улучшению АЧХ

1811032

v„

О.б

Составитель Г. Голубева

Техред M. Моргентал

Редактор Г. Бельская

Корректор С. К)ско

Заказ 1453 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 антенны. Выполнение хомутов 4 арочной формы звукопрозрачными и меньшего, чем пьезоэлементы, поперечного сечения воедино с подслоем обеспечивает поджатие пьезоэлементов за счет натяга хомутов и, кроме того, существенное снижение потерь энергии в местах соединений.

Формула изобретенйя

Многоэлементная резонансная гидроакустическая антенна, содержащая протяженные пьезоэлементы, фиксаторы, упругое основание, металлический экран, размещенные в корпусе со звукопрозрачной мембраной, заполненной электроизоляционной жидкостью, отличающаяся тем, что, с целью повышения излучаемой мощности при одновременном увеличении

5 чувствительности антенны, фиксаторы выполнены в виде звукопрозрачных хомутов арочного профиля, упругое основание выполнено из звукопрозрачного полимера четвертьволновой толщины в виде подслоя, 10 адгезионно скрепленного с жестким металлическим экраном, к которому через подслой равномерно поджаты и закреплены хомутами пьезоэлементы.