Бескорпусная гидроакустическая антенна


 


Владельцы патента RU 2535639:

Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим антеннам, и может быть использовано в гидроакустических донных или опускаемых станциях различного назначения. Задача изобретения - повышение эффективности работы гидроакустических станций. Сущность изобретения заключается в том, что акустические приемники устанавливаются на наружной поверхности звукопрозрачных оболочек из упругого материала, при этом форма оболочек обеспечивается за счет заполнения внутреннего объема жидкостью под давлением, волновое сопротивление которой мало отличается от волнового сопротивления рабочей среды. Достигаемый технический результат - повышение эффективности антенны в части увеличения угла обзора (360°) и коэффициента концентрации в широкой полосе частот, снижение ее гидролокационной заметности, материалоемкости, массы и стоимости. Технический результат достигается тем, что в качестве каркаса антенны используется звукопрозрачная оболочка из упругого композиционного материала, форма которого обеспечивается за счет заполнения внутреннего объема оболочки рабочей жидкостью. Водонепроницаемые оболочки для водонаполненных каркасов могут быть созданы на основе современных материалов. Водонаполненная антенна содержит приемные модули в виде протяженных секций, в которых размещены акустические приемники с малыми волновыми размерами, предварительные усилители и линии электрических (оптических) коммуникаций. Приемные модули герметизированы полимерным материалом и крепятся на наружной поверхности антенны с помощью такелажа. Бескорпусные крупногабаритные антенные решетки образуют жесткую геометрическую форму за счет заполнения под избыточным давлением внутреннего объема рабочей жидкостью. Избыточное давление создается с помощью гидравлического насоса. 1 ил.

 

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим антеннам, и может быть использовано в гидроакустических донных или опускаемых станциях различного назначения.

Применение донных и опускаемых гидроакустических станций обусловлено многими задачами, такими как освещение подводной обстановки и обнаружение подводных целей, а также в интересах геологоразведочных, сейсмических и других исследований. Гидроакустические донные станции содержат гидроакустические антенны, в состав которых входят акустические приемники, несущие конструкции (каркасы), экранирующие покрытия (экраны) и линии электрических коммуникаций (патенты РФ №2427005, 2427004, 2300479, 2169438 на изобретения, патент РФ №60737 на полезную модель). Каркасы, на которых располагаются приемники, выполнены в виде жесткой цельной конструкции, большой вес и массивность которой затрудняют изготовление, транспортировку в места морского базирования, а также приводят к значительным затратам средств и времени.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбрана сферическая гидроакустическая антенна тракта шумопеленгования (патент РФ №2153685 на изобретение), состоящая из акустических приемников, установленных на несущих конструкциях над экранирующим покрытием, закрепленных на каркасе, образующем форму антенны, где в качестве несущей конструкции используются металлические ленты, предварительно растянутые с нормированным усилием и концами, прикрепленными к каркасу, при этом ленты повторяют форму каркаса.

Недостатки конструкции прототипа заключаются в том, что в широком диапазоне частот характеристики акустических приемников, расположенных вблизи «мягких» гидроакустических экранов, имеют большую нестабильность по чувствительности и по помехозащищенности, обусловленную звукоизоляционными свойствами акустических экранов. Кроме того, экраны обладают достаточно высоким коэффициентом отражения звуковой энергии, повышающим гидролокационную заметность антенны.

Наличие металлического каркаса и металлических лент способствует распространению вибрационной помехи по несущим элементам конструкции, а также приводит к существенному увеличению массы, материалоемкости и удорожанию антенны.

Задача изобретения - повышение эффективности работы гидроакустических станций.

Решение поставленной задачи достигается тем, что акустические приемники устанавливаются на наружной поверхности звукопрозрачных оболочек из упругого материала, при этом форма оболочек обеспечивается за счет заполнения внутреннего объема жидкостью под давлением.

Достигаемый технический результат - повышение эффективности антенны в части увеличения угла обзора (360°) и коэффициента концентрации в широкой полосе частот, снижение ее гидролокационной заметности, материалоемкости, массы и стоимости.

Результат достигается тем, что в качестве каркаса антенны используется звукопрозрачная оболочка из упругого композиционного материала, форма которого обеспечивается за счет заполнения внутреннего объема оболочки рабочей жидкостью (фиг.1).

Водонепроницаемые оболочки для водонаполненных каркасов могут быть созданы на основе современных материалов.

Водонаполненная антенна содержит приемные модули 2 в виде протяженных секций, в которых размещены акустические приемники с малыми волновыми размерами, предварительные усилители и линии электрических (оптических) коммуникаций. Приемные модули герметизированы полимерным материалом и крепятся на наружной поверхности антенны с помощью такелажа 3, использующего, например, фал для морских яхт.

Задаваемый шаг между центрами приемников на водонаполненной оболочке в горизонтальной и вертикальной поверхностях обеспечивается с помощью такелажа.

Бескорпусные крупногабаритные антенные решетки образуют жесткую геометрическую форму за счет заполнения под избыточным давлением внутреннего объема забортной жидкостью. Избыточное давление создается с помощью гидравлического насоса, причем величина избыточного давления не должна приводить к разрушению оболочки.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

1 - оболочка из упругого композиционного материала,

2 - протяженный приемный модуль,

3 - такелаж антенны,

4 - рабочая жидкость,

5 - якорная система,

6 - гидравлический насос,

7 - плавучесть.

Антенна работает следующим образом. Внутренний объем звукопрозрачной оболочки 1, выполненной из упругого водонепроницаемого материала, заполняется под давлением с помощью гидравлического насоса 6 рабочей жидкостью 4, образуя жесткий сферический каркас, на поверхности которого размещается антенная решетка, образованная протяженными приемными модулями 2 с фиксированным расположением информационных каналов, обеспеченных креплением к такелажу 3. Пространственное расположение бескорпусной гидроакустической антенны в воде обеспечивается за счет якорной системы 5 и плавучести 7, расположенных в нижней и верхней частях звукопрозрачной оболочки соответственно.

Как показывают проведенные теоретические оценки, применение звукопрозрачной оболочки, выполненной из водонепроницаемого упругого композиционного материала и заполненной рабочей жидкостью под давлением, обеспечивает необходимую форму оболочки, служащей каркасом, на который непосредственно устанавливаются акустические приемники, позволяет обеспечить достигаемый технический результат - повышение эффективности работы гидроакустических антенн и, соответственно, автономных гидроакустических станций. Повышение эффективности работы гидроакустических антенн происходит за счет снижения гидролокационной заметности, повышения помехозащищенности от структурных и вибрационных помех, а гидроакустических станций - за счет снижения материалоемкости и массы, а следовательно, и транспортабельности и стоимости.

Гидроакустическая антенна выпуклой формы, состоящая из приемных модулей, содержащих акустические приемники, установленных на несущей конструкции и закрепленных с помощью такелажа, якорной системы и плавучести, отличающаяся тем, что несущая конструкция представляет собой звукопрозрачную оболочку, выполненную из упругого водонепроницаемого материала, внутренний объем которой заполнен под избыточным давлением рабочей жидкостью с помощью гидравлического насоса.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиолокации. Достигаемый технический результат - повышение точности и сокращение времени моделирования сигнала, отраженного от земной поверхности.

Изобретение относится к технике акустики и может использоваться в медицинской аппаратуре для ультразвуковой эхографии. Технический результат состоит в расширении угла обзора движений посредством ультразвуковых изображений.

Ультразвуковая диагностическая система получения изображений создает изображение с расширенным полем зрения (EFOV). Трехмерный зонд для получения изображения перемещается вдоль кожи пациента над анатомией, которая должна быть введена в изображение с EFOV.

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано в морях, океанах, пресноводных водоемах в качестве геофизической косы для проведения исследований в обеспечении инженерно-геофизических работ на морском дне.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к ультразвуковым диагностическим системам формирования изображений. Устройство содержит зонд, выполненный с возможностью передачи ультразвуковых волн в сердце и приема ответных эхо-сигналов, процессор изображений, реагирующий на эхо-сигналы, выполненный с возможностью производить последовательность изображений миокарда в течение, по меньшей мере, части сердечного цикла, анализатор движения миокарда, реагирующий на последовательность изображений, который определяет движение множества сегментов миокарда, процессор задействования, реагирующий на движение сегментов, который производит индикатор совокупного участия множества сегментов в процентном отношении от полного смещения миокарда во время сердечного цикла и относительных промежутков времени участия сегментов в движении миокарда относительно процентного отношения от полного смещения во время сердечного цикла, и дисплей, соединенный с процессором задействования, который отображает индикатор.

Использование: изобретение относится к медицинским диагностическим ультразвуковым системам и, в частности, к ультразвуковым системам, которые выполняют панорамную визуализацию или визуализацию с расширенным полем обзора (EFOV).

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано в системах целеуказания, самонаведения и телеметрии подводных аппаратов. .

Изобретение относится к медицинской технике, а именно с системам и способам формирования изображений при диагностике биообъектов. .

Изобретение относится к способам и устройствам для автоматической калибровки отслеживаемого ультразвука. .

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 области гидро- и геоакустики и может быть использовано в морях, океанах, пресноводных водоемах в качестве донной кабельной антенны для проведения исследований и мониторинга сейсмоакустической эмиссии на шельфе в обеспечение инженерно-геофизических работ на морском дне. Техническим результатом изобретения является увеличение помехозащищенности за счет исключения трения антенны о грунт. Технический результат достигается за счет того, что донная кабельная антенна для мониторинга сейсмоакустической эмиссии на шельфе, содержащая подводный кабель, гидрофонные модули, соединенные подводным кабелем через определенные интервалы расстояния между собой, надводную аппаратуру сбора и преобразования, соединенную с одним из концов подводного кабеля, снабжена якорным фиксатором, закрепленным на противоположном конце подводного кабеля, дополнительными грузами, закрепленными на подводном кабеле между соответствующими гидрофонными модулями, и поплавковыми подвесками, закрепленными на подводном кабеле к соответствующим гидрофонным модулям, при этом гидрофонные модули выполнены в виде приемников давления. Использование приемников давления вместо двух гидроакустических антенн существенно снижает стоимость донной антенны и одновременно снимает проблемы, связанные с качеством контакта датчика с грунтом, устраняя сопутствующие такому контакту шумы. При этом за счет большого числа таких датчиков решается проблема выделения волн различной поляризации по их кинематическим характеристикам. 1 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для измерения параметров звукового поля в морской среде с использованием как стационарных, так и подвижных носителей. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности пьезоэлектрических элементов гидрофонного и векторных каналов на низких частотах, снижение уровня помех на входах предварительных усилителей, а также уменьшение чувствительности комбинированного гидроакустического приемника к внешним возмущениям при его использовании на подводном носителе. Сущность технического решения заключается в том, что комбинированный гидроакустический приемник содержит герметичный сферический корпус, частично заполненный жидкостью до уровня, соответствующего нулевой плавучести корпуса в рабочей среде, два пьезоэлектрических элемента гидрофонного канала, выполненных на основе герметичных встречно поляризованных пьезополимерных пленочных преобразователей, закрепленных снаружи сферического корпуса напротив друг друга, две пары биморфных пьезоэлектрических элементов, входящих в состав компонент (х,у) векторного канала, и две пары биморфных пьезоэлектрических элементов, входящих в состав компоненты (z) векторного канала, конструктивно выполненных на основе герметичных пьезополимерных пленочных преобразователей, оси чувствительности которых образуют ортогональную систему координат, начало которой совпадает с центром сферического корпуса. Все биморфные пьезоэлектрические элементы, входящие в состав трехкомпонентного векторного канала, расположены снаружи сферического корпуса. Внутренние торцы каждой из четырех пар упругих подложек установлены на внешней поверхности сферического корпуса с возможностью выполнения изгибных колебаний упругой подложки, внешние торцы каждой из четырех пар упругих подложек жестко закреплены на внешнем герметичном кольцевом корпусе с размещенными внутри него усилителями, расположенном вне сферического корпуса; а вход усилителя гидрофонного канала и входы усилителей трех векторных каналов выполнены дифференциальными. 4 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики. Технический результат изобретения заключается в упрощении конструкции антенны и уменьшении ее массогабаритных параметров. При этом существенно сокращается число приемников антенны при сохранении ее коэффициента концентрации. Приемная цилиндрическая антенна гидроакустической станции кругового обзора содержит приемные элементы, установленные в раздвижную конструкцию, выполненную с возможностью развертывания антенны из транспортного положения в рабочее и обратно, размещенные по окружности с образованием цилиндрической приемной решетки. Конструкция антенны в рабочем положении звукопрозрачна, элементы цилиндрической приемной решетки размещены на одной окружности, их число определяют из выражения Nopt=[1+N0d0/dopt], где Nopt - число элементов цилиндрической приемной решетки; N0 - число элементов, разнесенных между собой по окружности антенны на расстояние d0=c/2fmax; где c - скорость звука в воде; fmax - верхняя рабочая частота; dopt - расстояние, рассчитываемое по итерационной процедуре, когда на каждом шаге итерации рассчитывают ДН компенсированной окружности на частоте fmax для N0 элементов. 11 ил.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться системами получения информации о субъекте, принимающем упругие волны. Технический результат состоит в повышении точности приема информации за счет увеличения пространственной разрешающей способности. Для этого ультразвуковое устройство для формирования изображения включает в себя зонд (302), который имеет множество элементов (301), расположенных в матрице, и преобразует принимаемые упругие волны в принимаемые сигналы, устройство содержит первый блок обработки сигналов, в котором принимаемые сигналы используются для вычисления первых выходных сигналов, соответствующих упругим волнам из целевого местоположения, второй блок обработки сигналов, в котором первые выходные сигналы для целевого местоположения используются для вычисления вторых выходных сигналов, соответствующих упругим волнам из целевого местоположения, и блок обработки изображения, в котором вторые выходные сигналы используются для образования данных изображения для отображения на устройстве воспроизведения изображения. В одном из первого блока обработки сигналов и второго блока обработки сигналов используется адаптивная обработка сигналов для вычисления первых выходных сигналов или вторых выходных сигналов. 3 н. и 6 з.п. ф-лы,11 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для оценки регургитационного потока. Система содержит ультразвуковой датчик, содержащий матрицу преобразователей, процессор изображений, доплеровский процессор, процессор для вычисления потоков, выполненный с возможностью создания модели поля скоростей потока около местонахождения регургитационного потока и устройство отображения. Способ содержит этапы, на которых формируют изображения местонахождения регургитационного потока, создают модель поля скоростей потока, получают доплеровские ультразвуковые измерения скорости кровотока, сравнивают аппроксимированные значения скоростей потока, полученные из модели, корректируют параметр модели и отображают местонахождение регургитационного потока. Изобретение позволяет улучшить точность местонахождения регургитационного отверстия клапана. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области медицины, в частности к ультразвуковой диагностической системе формирования изображений для измерения волн сдвига, которая передает побуждающие импульсы в форме энергетической полосы. Изогнутая энергетическая полоса может формировать источник волны сдвига, который фокусируется в тонкую линию, что повышает разрешение и чувствительность техники измерений, применяемой для обнаружения влияния волны сдвига. Энергетическая полоса формирует фронт волны сдвига, который является плоской волной, не подверженной 1/R-радиальному рассеиванию интенсивности побуждающего импульса, как в случае обычного побуждающего импульса, сгенерированного вдоль вектора единичного побуждающего импульса. Энергетическая полоса может быть плоской, изогнутой или иметь какую-либо иную двумерную или трехмерную форму. 15 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к гидроакустическим системам навигации подводных аппаратов. Технический результат - снижение гидродинамических шумов и расширение частотной полосы антенны в области низких частот. Антенна содержит внешнюю эластичную кабельную оболочку, армирующий силовой элемент, набор приемников, каждый из которых состоит из двух одинаковых чувствительных элементов, герметичные корпуса, содержащие электронные платы с дифференциальными усилителями и АЦП, жгут проводов цифровой линии связи и линии питания, при этом чувствительные элементы размещены в отдельных корпусах с крышками, которые также содержат герметичные контакты, причем корпуса с чувствительными элементами снабжены закрепленными на оси эластичными цилиндрическими трубками, внутри которых пропущен жгут проводов цифровой линии связи и линии питания, чувствительные элементы выполнены в виде пьезоэлектрических коаксиальных кабелей с противоположной полярностью, электростатический экран в виде сетчатой оплетки, поверх электростатического экрана на крышках корпусов установлены центрирующие втулки из эластичного материала с продольными наружными выступами, а пространство внутри эластичных трубок, а также между эластичными трубками, пьезоэлектрическими коаксиальными кабелями, электростатическим экраном и армирующим силовым элементом заполнено вязкой звукопоглощающей эластичной средой. 3 ил.

Изобретение относится к диагностическим ультразвуковым системам для трехмерной визуализации. Ультразвуковая диагностическая система визуализации содержит ультразвуковой датчик, выполненный с возможностью сбора набора данных 3-мерного изображения объемной области, блок мультипланарного переформатирования, реагирующий на набор данных 3-мерного изображения, выполненный с возможностью формирования множества 2-мерных изображений, блок задания последовательности изображений, реагирующий на 2-мерные изображения, выполненный с возможностью формирования последовательности 2-мерных изображений, которые могут быть воспроизведены в виде последовательности 2-мерных изображений стандартного формата, порт данных, связанный с блоком задания последовательности изображений, выполненный с возможностью передачи последовательности 2-мерных изображений в другую систему визуализации, и дисплей просмотра последовательностей 2-мерных изображений. Система визуализации дополнительно содержит пользовательский интерфейс управления для выбора нормального направления через набор 3-мерных данных, который содержит выбор плоскости 2-мерного изображения, проходящей через набор 3-мерных данных, причем изображения последовательности 2-мерных изображений, сформированных блоком переформатирования данных изображения, параллельны плоскости выбранной плоскости 2-мерного изображения. Использование изобретения позволяет облегчить перенос и использование данных 3-мерного изображения на других платформах для медицинских изображений. 11 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам для уменьшения помех при применениях ультразвука. Устройство содержит устройство абляции, ультразвуковое устройство, ультразвуковой преобразователь. Устройство выполнено с возможностью формирования двух импульсов ультразвукового возбуждения, причем ультразвуковой преобразователь выполнен с возможностью ультразвукового сканирования и приема двух объединенных ультразвуковых сигналов. Каждый из принятых объединенных ультразвуковых сигналов содержит сигнал помехи, при этом один сигнал обрабатывается вместе с другим принятым объединенным ультразвуковым сигналом. Способ уменьшения помех осуществляется посредством устройства с использованием носителя информации. Изобретение позволяет улучшить ультразвуковой мониторинг на глубине абляции. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх