Гидролокационные антенные решетки



Гидролокационные антенные решетки
Гидролокационные антенные решетки
Гидролокационные антенные решетки

 


Владельцы патента RU 2528549:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) (RU)

Изобретение относится к гидроакустической технике и предназначено для использования в многоканальных гидроакустических системах. Гидролокационные антенные решетки состоят из пьезокерамических элементов, содержат излучающую антенную решетку и приемную антенную решетку, каждая из которых выполнена в единой модульной конструкции. Гидролокационные антенные решетки изготовлены на основе единого металлического корпуса на основании которого с одной стороны закреплены пьезокерамические элементы, герметизированные звукопрозрачным полимерным покрытием, адгезионно связанным с основанием, а с противоположной стороны основания закреплены радиаторы тепловыделяющих электроэлементов многоканального генераторного устройства в излучающей антенной решетке и многоканального приемного устройства в приемной антенной решетке. Основание корпуса перфорировано круглыми сквозными отверстиями, что обеспечивает повышенный теплоотвод от радиаторов в окружающую среду за счет увеличения площади охлаждения и защиту пьезокерамических элементов от перегрева. Технический результат - обеспечение надежной работы антенных решеток при повышенном тепловыделении в малом замкнутом объеме модуля. 3 ил.

 

Изобретение относится к гидроакустической технике и предназначено для использования в многоканальных гидроакустических системах, таких как многолучевые эхолоты, гидролокаторы секторного обзора.

При разработке гидроакустической аппаратуры важное место занимает вопрос минимизации массогабаритных размеров создаваемых приборов наряду с обеспечением высокого качества их характеристик.

Известны многоканальные гидроакустические системы, содержащие гидроакустические приемники (антенные решетки), в непосредственной близости от которых на каркасе антенны за пределами корпуса носителя закреплены блоки предварительной обработки сигнала, выполненные в герметичном компактном исполнении [1].

Выход каждого из гидроакустических приемников подключен к свободному входу ближайшего блока предварительной обработки сигнала, осуществляющего усиление, фильтрацию, аналогово-цифровое преобразование, помехоустойчивое кодирование и цифровое уплотнение сигналов от гидроакустических приемников.

Известны также антенные модули, содержащие многоканальный герметичный блок гидроакустических преобразователей [2], в котором преобразователи закреплены на несущем плоском основании, к тыльной части которого дополнительно установлен герметичный контейнер, в котором размещен блок предварительной обработки сигналов, осуществляющей усиление, фильтрацию и преобразование аналоговых сигналов в цифровые коды, при этом выводы от гидроакустических преобразователей подсоединяются к блоку предварительной обработки сигналов через гермовводы.

Наиболее близким, по большинству совпадающих с заявляемыми гидролокационными антенными решетками существенных признаков, является модуль гидролокационной системы ЕМ 2040, содержащий гидролокационную антенную решетку на излучение и антенную решетку на прием, расположенные ортогонально на общем основании, принятый в качестве прототипа.

Согласно описанию в антенной решетке на излучение располагается генераторное устройство с цифровым управлением, в антенной решетке на прием располагается приемное устройство, выполняющее функцию предварительного усиления, преобразования аналоговых сигналов в цифровой код. Обмен сигналами управления между антенными решетками и процессором обработки, а также передача сигналов в цифровом виде на процессор обработки осуществляется через герметичный кабель, содержащий линию связи по интерфейсу Ethernet и линию электропитания антенных решеток.

Недостатком гидролокационных антенных решеток, описанных в [3], является невозможность излучения большой мощности, поскольку в замкнутом объеме, где располагается генераторное устройство, выделяется большое количества тепла, что может привести к выходу из строя пьезокерамических элементов антенной решетки. Кроме того, предварительная обработка сигналов в приемной антенной решетке не включает в себя формирование характеристик направленности.

Задачей изобретения является повышение эффективности гидролокационных антенных решеток.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение повышенного теплоотвода от радиаторов тепловыделяющих элементов генераторного и приемного устройства, защиты пьезокерамических элементов от перегрева, формирование диаграмм направленности в антенных решетках.

Для обеспечения указанных технических результатов в гидролокационные антенные решетки, содержащие излучающую антенную решетку, выполненную многоканальной линейной дискретной, и приемную антенную решетку, выполненную многоканальной линейной дискретной, каждая из которых выполнена в единообразной модульной конструкции, установленные ортогонально на общей платформе, введены новые признаки, а именно: модули излучающей и приемной антенных решеток содержат металлические корпусы, на основании каждого из которых с одной стороны закреплены пьезокерамические элементы, герметизированные звукопрозрачным полимерным покрытием, адгезионно связанным с основанием, основание металлического корпуса модуля излучающей антенной решетки с противоположной стороны скреплено с радиаторами тепловыделяющих электроэлементов многоканального генераторного устройства, а основание металлического корпуса модуля приемной антенной решетки с противоположной стороны скреплено с радиаторами тепловыделяющих электроэлементов многоканального приемного устройства, металлические корпусы модулей излучающей и приемной антенных решеток с тыльной стороны антенных решеток закрыты герметично металлическими крышками с резиновыми уплотнительными прокладками, причем основание каждого металлического корпуса перфорировано поперечными круглыми сквозными каналами, в каждом модуле выводы от пьезокерамических элементов выполнены проводами объединенными в жгуты, проходящими через отверстия в основаниях металлических корпусов модулей, провода от пьезокерамических элементов излучающей антенной решетки подключены через платы сопряжения к многоканальному генераторному устройству, а провода от пьезокерамических элементов приемной антенной решетки через платы сопряжения присоединены к многоканальному приемному устройству, причем кабельные выводы от обоих модулей герметично закреплены на металлических крышках соответствующих модулей.

Заявленное техническое решение обеспечило повышенный теплоотвод от радиаторов тепловыделяющих элементов генераторного и приемного устройств, защиту элементов от перегрева, формирование диаграмм направленности в антенных решетках.

Сущность изобретения поясняется на фиг.1, 2, 3. На фиг.1 представлена общий вид расположения антенных решеток, на фиг.2 показана конструкция излучающей антенной решетки, на фиг.3 показана конструкция приемной антенной решетки.

Гидролокационные антенные решетки: 1 - излучающая антенная решетка, 2 - приемная антенная решетка, расположены на общей платформе 3 ортогонально друг к другу (фиг.1). На фиг.2 показана конструкция излучающей антенной решетки.

Излучающая антенная решетка содержит пьезокерамические элементы 4, закрепленные на металлическом основании 7, герметизированы звукопрозрачным полимерным покрытием 6, адгезионно связанным с основанием 7 и корпусом 5. На противоположной стороне основания 7 закреплены радиаторы тепловыделяющих электроэлементов 8 многоканального генераторного устройства 18.

Корпус модуля излучающей антенной решетки со стороны противоположной рабочей поверхности закрыт металлической крышкой 12 с резиновыми уплотнительными прокладками 13. Основание корпуса 7 перфорировано круглыми сквозными каналами 14. В модуле выводы от пьезокерамических элементов 4 выполнены проводами, объединенными в жгуты 15 проходящими через отверстия в основании металлического корпуса 5. Провода в жгуте подключены через платы сопряжения 17 к многоканальному генераторному устройству 18. Вывод от модуля выполняется с помощью кабельного вывода 10, который герметично закреплен на металлической крышке 12.

На фиг.3 показана конструкция приемной антенной решетки. Пьезокерамические элементы 19, закрепленные на металлическом основании 22, герметизированы звукопрозрачным полимерным покрытием 21, адгезионно связанным с основанием 22 и корпусом 20. На противоположной стороне основания 22 закреплены радиаторы тепловыделяющих элементов 23 многоканального приемного устройства 33, корпус модуля приемной антенной решетки со стороны противоположной рабочей поверхности закрыт металлической крышкой 27 с резиновыми уплотнительными прокладками 28. Основание корпуса 22 перфорировано круглыми сквозными каналами 29. В модуле выводы от пьезокерамических элементов 19 выполнены проводами, объединенными в жгуты 30 проходящими через отверстия 31 в основании металлического корпуса 20. Провода в жгуте подключены через платы сопряжения 32 к многоканальному приемному устройству 33. Вывод от модуля выполняется с помощью кабельного вывода 25, который герметично закреплен на металлической крышке 27.

Работа гидролокационных антенных решеток происходит следующим образом: при подаче управляющих команд по интерфейсу Ethernet с рабочей станции оператора, на излучающую антенную решетку 1 генераторное устройство 18 вырабатывает импульс излучения, который поступает на пьезокерамические элементы 4, которые образуют импульс давления в среде. При отражении импульса давления от объектов, расположенных в среде, возникает эхо-сигнал давления, который падает на рабочую поверхность приемной антенной решетки 2, пьезокерамические элементы 19 преобразуют импульс давления в электрический сигнал, который поступает на приемное устройство 33, где происходит обработка сигнала с формированием диаграмм направленности, на выходе приемного устройства формируется сигнал в цифровом виде, который по кабелю 25 поступает на рабочую станцию оператора для дальнейшей обработки.

Применение предложенной конструкции обеспечивает повышенный теплоотвод от радиаторов тепловыделяющих элементов генераторного и приемного устройства, защиту пьезокерамических элементов от перегрева, формирование диаграмм направленности в антенных решетках.

Источники информации

1. Патент РФ 2376611, кл. G01S 7/521, Н01Q 1/00, «Гидроакустическая антенна», опубл. 20.12.2009 г.

2. Патент РФ 2366104, кл. H04R 1/44, «Антенный модуль с цифровым выходом», опубл. 27.08.2009 г.

3. Исследовано в России [э.р.]: сайт / Kongsberg Maritime AS - режим доступа: http://marimeter.ru/UserFiles/File/Pdf/MBES/EM2040.pdf

Гидролокационные антенные решетки, содержащие излучающую антенную решетку, выполненную многоканальной линейной дискретной, и приемную антенную решетку, выполненную многоканальной линейной дискретной, каждая из которых выполнена в единообразной модульной конструкции, установленные ортогонально на общей платформе, отличающиеся тем, что модули излучающей и приемной антенных решеток содержат металлические корпусы, на основании каждого из которых с одной стороны закреплены пьезокерамические элементы, герметизированные звукопрозрачным полимерным покрытием, адгезионно связанным с основанием, основание металлического корпуса модуля излучающей антенной решетки с противоположной стороны скреплено с радиаторами тепловыделяющих электроэлементов многоканального генераторного устройства, а основание металлического корпуса модуля приемной антенной решетки с противоположной стороны скреплено с радиаторами тепловыделяющих электроэлементов многоканального приемного устройства, металлические корпусы модулей излучающей и приемной антенных решеток с тыльной стороны антенных решеток закрыты герметично металлическими крышками с резиновыми уплотнительными прокладками, причем основание каждого металлического корпуса перфорировано поперечными круглыми сквозными каналами, в каждом модуле выводы от пьезокерамических элементов выполнены проводами, объединенными в жгуты, проходящими через отверстия в основаниях металлических корпусов модулей, провода от пьезокерамических элементов излучающей антенной решетки подключены через платы сопряжения к многоканальному генераторному устройству, а провода от пьезокерамических элементов приемной антенной решетки через платы сопряжения присоединены к многоканальному приемному устройству, причем кабельные выводы от обоих модулей герметично закреплены не металлических крышках соответствующих модулей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидролокации и может быть использована при конструировании антенн гидролокационных станций. Технический результат состоит в создании технологичной конструкции гидролокационной фазированной антенной решетки с заданной полосой пропускания преобразователей и повышенным сроком службы.

Изобретения относятся к измерительной технике и метрологии и могут быть использованы для проверки работоспособности измерительных трактов (ИТ), работающих в тяжелых рабочих условиях.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при измерениях с использованием фазовых характеристик чувствительности гидроакустических преобразователей, использовании преобразователей в многоэлементной гидроакустической антенне либо фазированной антенной решетке.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию широкополосных гидроакустических преобразователей и антенн, и может найти применение при проведении океанологических исследований, в качестве антенн навигационных, рыбопоисковых, и другого назначения гидроакустических станций, а также для систем звукоподводной связи.

Изобретение относится к области подводной техники и может быть использовано при проектировании и разработке доплеровских измерителей абсолютной скорости движения подводных объектов относительно дна.

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано при конструировании многоэлементных дискретных гидроакустических антенн. .

Изобретение относится к электроакустической подводной антенне согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. .

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию широкополосных гидроакустических преобразователей и антенн, и может найти применение при проведении океанологических исследований, в качестве антенн гидроакустических станций различного назначения, а также - для систем звукоподводной связи.

Изобретение относится к области гидроакустики. Векторное приемное устройство содержит звукопрозрачную раму и векторный приемник, связанные между собой посредством подвеса. При этом подвес выполнен в виде замкнутого линейного элемента с распределенной по длине массой, закрепленного в двух точках на звукопрозрачной раме и двух точках на векторном приемнике, причем точки подвеса делят длину линейного элемента на четыре равные части, а замкнутый линейный элемент выполнен с равномерно распределенной по длине массой. Причем замкнутый линейный элемент выполнен в виде цепи из металлических или пластмассовых звеньев и обладает отрицательной плавучестью. При этом суммарная плавучесть подвеса и векторного приемника меньше или равна нулю. Технический результат - повышение точности измерений. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть применено при изготовлении многоэлементных приемных гидроакустических антенн. Предложена конструкция антенного модуля с цифровым выходом, содержащая однорядную (либо двухрядную) акустическую антенную решетку и герметичный контейнер, в котором размещен блок предварительной обработки сигналов (ПОС) с уплотнением информации и общий обтекатель с заливкой зазоров между антенной и обтекателем, а также между рядами антенны эластомером. В подобной единой конструкции антенна не связана механическими элементами крепления с корпусом носителя, что позволяет уменьшить уровень структурной помехи, попадающей на антенну, и создать целостность тыльного покрытия, расположенного на корпусе носителя. Заполнение зазора между обтекателем и антенной эластомером демпфирует обтекатель и уменьшает уровень изгибных волн, возникающих при воздействии на обтекатель помех гидродинамического происхождения. Эти обстоятельства в сочетании с повышенной помехозащищенностью антенного модуля при воздействии электромагнитной помехи (связанной с отсутствием соединительных кабелей между антенной и блоком ПОС) позволяют создать помехоустойчивую конструкцию, технологичную при изготовлении и установке на носитель, имеющую малое количество кабелей, входящих в основной корпус. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке направленных эффективных волноводных преобразователей для гидроакустических средств различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждение волноводного преобразователя включает процесс преобразования электрической энергии в энергию распространяющейся в упругом волноводе вытекающей волны. При этом возбуждение волны производят стержневым пьезопакетом, инверсно расположенным во внутреннем пространстве полого газозаполненного цилиндрического волновода, а инверсию фронта продольной волны в пространстве обеспечивают ее отражением от внешней ненагруженной поверхности согласующей накладки. Технический результат заключается в обеспечении направленного акустического поля с низким уровнем тыльного излучения, работе в широкой полосе частот с сохранением обратимости, высокой чувствительности и излучаемой мощности, значительном уменьшении массогабаритных характеристик. 2 н. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к измерительным средствам, используемым в гидроакустике. Гидроакустический приемник содержит сферический корпус с элементами упругого подвеса, пьезоэлементы и груз, контактирующий с корпусом через пьезоэлементы, установленные на одинаковых расстояниях от центра корпуса по трем взаимно ортогональным осям по два пьезоэлемента на каждый канал. Также устройство содержит регистраторы трех компонент колебательной скорости и звукового давления, сумматор, три вычитающих устройства и шесть предварительных усилителей, три из которых выполнены с регулируемым коэффициентом усиления. При этом все пьезоэлементы выполнены с одинаковой полярностью, в каждый канал входят предварительный усилитель и предварительный усилитель с регулируемым коэффициентом усиления, положительные электроды каждой пары пьезоэлементов соединены через усилители с входами соответствующего вычитающего устройства и подключены к входам сумматора, а отрицательные соединены с землей. При этом выходы вычитающих устройств подключены к входам регистраторов, соответствующих компонент колебательной скорости, а выход сумматора - к регистратору звукового давления. Технический результат - упрощение конструкции. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области метрологии, а именно к методам обнаружения гидроакустических шумоизлучений. Способ обнаружения гидроакустических воздействий заключается в расположении гидроакустического приемного модуля гидрофона в натурном водоеме на якоре с поплавком, измерении приемным модулем параметров шумящего объекта при последующей обработке таких параметров на компьютере. В качестве приемного модуля гидрофона используют высокочувствительный датчик угловой скорости. Выполняют измерение величины угловой скорости, полученную информацию обрабатывают в вычислительном блоке и на ее основе определяют величины, характеризующие измеряемое гидроакустическое воздействие по математическому выражению: где t - время измерений; L - радиус поворота датчика; Ω ˙ - исходный сигнал волоконно-оптического гироскопа при измерении угловой скорости датчика; S - линейное смещение. Приемный модуль гидрофона может быть снабжен гибкой подвеской с якорем и постоянной длиной каната. Длина волокна гироскопа гидрофона - до 25 км. Технический результат - расширение диапазона обнаружения гидроакустических воздействий в низкочастотной области. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидроакустике, а именно к конструкциям стержневых широкополосных пьезокерамических преобразователей, предназначенных для работы в составе антенн гидроакустических приемоизлучающих систем. Сущность: гидроакустический преобразователь содержит стержневой пьезокерамический блок элементов, тыльную и изгибно-колеблющуюся переднюю накладки, составной элемент армирования и стержневой элемент крепления, совмещенный с опорным фланцем, размещенным в узловой плоскости составного элемента армирования, и соединяющийся с силовым корпусом антенны. Передняя накладка выполнена в виде поршня с жесткой центральной частью в форме диска и упругой периферийной пластины. Армирующий элемент выполнен составным и разделен расположенным в его узловой плоскости опорным фланцем, жестко соединенным со стержневым элементом крепления, который размещается с зазором внутри цилиндрической части элемента армирования, выполненной в форме стакана и присоединенной к тыльной накладке. Дно стакана жестко соединено через опорный фланец со стержневой частью элемента армирования, присоединенной к передней накладке, а в зазоре между стержневым элементом крепления и тонкостенным цилиндром находится вязкоупругий элемент из акустически мягкого материала. Технический результат: обеспечение эффективной работы пьезокерамических преобразователей в широкой полосе частот до одной октавы с неравномерностью АЧХ не более 3 дБ при воздействии высокого гидроакустического давления до 15 МПа в воздухо-газозаполненном варианте конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам регистрации гидродинамических параметров. Способ предполагает регистрацию параметров гидродинамического воздействия с помощью расположенного в водоеме гидродинамического датчика и последующую обработку зарегистрированного сигнала. Приемный модуль выполнен с возможностью изменения углового положения под воздействием водной среды. Измеряют величину угловой скорости приемного модуля, полученную информацию обрабатывают и на ее основе определяют величины, характеризующие измеряемое гидродинамическое воздействие по заданному математическому выражению, учитывающему время измерений, радиус поворота датчика, сигнал волоконно-оптического гироскопа при измерении угловой скорости датчика. Находят линейное смещение, характеризующее гидродинамическое воздействие. В качестве датчика угловой скорости используют волоконно-оптический гироскоп, имеющий длину волокна до 25 км. В состав гироскопа входит лазер, оптическое волокно на катушке и фотоприемник. При этом лазер выполнен с возможностью введения в волокно двух встречных лучей, а угловая скорость фиксируется через разность фаз встречных лучей на выходе из катушки. Устройство также содержит гибкую подвеску, якорь и поплавок. Технический результат - повышение чувствительности датчика. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх