Одноканальная гидроакустическая антенна с осесимметричной характеристикой направленности



Одноканальная гидроакустическая антенна с осесимметричной характеристикой направленности
Одноканальная гидроакустическая антенна с осесимметричной характеристикой направленности
Одноканальная гидроакустическая антенна с осесимметричной характеристикой направленности

 


Владельцы патента RU 2611724:

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

Одноканальная гидроакустическая антенна с осесимметричной характеристикой направленности относится к гидроакустической технике и может быть использована в качестве приемоизлучающей антенны эхолота. Техническим результатом от использования изобретения является снижение уровня первых добавочных максимумов характеристики направленности заявленной антенны. Обеспечение технического результата достигается введением амплитудного распределения по поверхности общей круглой накладки, спадающего к ее краям, что и приводит к снижению уровня боковых лепестков ХН. Такое амплитудное распределение достигается за счет того, что в центральной части общей круглой накладки помещен полуволновой слой полимера, являющийся звукопрозрачным, а по ее краям на слой полимера адгезионно установлено металлическое кольцо, утолщенное по периферии, оказывающее совместно со слоем полимера демпфирующее влияние на колебания периферийной части накладки. 3 ил.

 

Изобретение относится к гидроакустической технике и может быть использовано в приемоизлучающих антеннах эхолотов.

Одним из основных требований, предъявляемых к электроакустическим параметрам антенн, является достаточно низкий уровень добавочных максимумов характеристики направленности.

Известен и широко распространен тип антенны, представляющей собой плоскую антенну с круглой апертурой (круглый поршень) [1]. Такая антенна с постоянным амплитудным распределением имеет сравнительно высокий уровень первого бокового лепестка характеристики направленности (ХН), что не всегда является удовлетворительным.

Известна гидроакустическая антенна, совпадающая с предлагаемой по наибольшему числу общих признаков [2].

Антенна-прототип содержит набор стержневых электроакустических преобразователей, закрепленных на общей накладке, и металлическую пластину, адгезионно связанную с общей наладкой по всей наружной поверхности последней слоем полимерного материала, образуя металлополимерное покрытие. Накладка с преобразователями установлена в корпусе через резиновые прокладки, обеспечивающем герметичность антенны. Антенна снабжена тыльным экраном.

Конструкция антенны-прототипа позволяет осуществить оптимальное согласование преобразователей со средой, тем самым расширить полосу пропускания антенны и увеличить ее КПД. Также такая конструкция позволяет снизить уровень первых добавочных максимумов ХН до 16%, но полученный уровень не всегда является удовлетворительным.

Задача изобретения состоит в том, чтобы создать одноканальную гидроакустическую антенну с улучшенными направленными свойствами.

Для решения поставленной задачи в одноканальную гидроакустическую антенну с осесимметричной характеристикой направленности, содержащую корпус и имеющую тыльный экран, а также набор стержневых электроакустических преобразователей, размещенных на круглой общей накладке, соединенной с корпусом через резиновые прокладки и имеющей на рабочей поверхности металлополимерное покрытие, введены новые признаки, а именно: металлополимерное покрытие состоит из слоя полимера, имеющего ступенчатое поперечное сечение с утолщением в центральной части, на периферийную более тонкую часть которого установлено металлическое кольцо, имеющее утолщение по краю, при этом толщина центральной утолщенной части слоя полимера кратна половине длины волны на рабочей частоте в материале полимера, толщина периферийной тонкой части полимера кратна одной восьмой длины волны в материале полимерного покрытия, толщина металлического кольца в тонкой его части кратна одной пятидесятой длины волны в металле, а толщина металлического кольца в зоне его утолщения кратна одной восьмой длины волны в металле, причем круглая общая накладка через слой полимера адгезионно связана с металлическим кольцом.

Техническим результатом от использования изобретения является снижение уровня первых добавочных максимумов характеристики направленности заявленной антенны.

Обеспечение технического результата достигается введением амплитудного распределения по поверхности общей круглой накладки, спадающего к ее краям, что и приводит к снижению уровня боковых лепестков ХН. Такое амплитудное распределение достигается за счет того, что в центральной части общей круглой накладки помещен полуволновой слой полимера, являющийся звукопрозрачным, а по ее краям на слой полимера адгезионно установлено металлическое кольцо, утолщенное по периферии, оказывающее совместно со слоем полимера демпфирующее влияние на колебания периферийной части накладки.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2, 3, где на фиг. 1 приведен пример конструкции предлагаемой одноканальной гидроакустической антенны с осесимметричной характеристикой направленности, на фиг. 2 - показан разрез используемого в антенне комбинированного покрытия, на фиг. 3 - одна из реализаций характеристики направленности антенны (кривая а - экспериментальная ХН, кривая б - расчетная ХН) на рабочей частоте.

Заявленная антенна содержит набор пьезоэлектрических преобразователей в виде пьезокерамических призм 1, соединенных электрически параллельно. Призмы 1 расположены на общей накладке 2, размещенной в корпусе 3. Корпус 3 акустически развязан от накладки 2 посредством резиновых прокладок 4. Корпус 3 содержит тыльный экран 5. На общую накладку нанесен слой полимера 6, имеющий ступенчатое поперечное сечение. На его тонкой периферийной части установлено металлическое кольцо 7. Накладка 2, а также слой полимера 6 и металлическое кольцо 7, образующие металлополимерное покрытие, адгезионно связаны между собой. Электрические выводы от прибора выполнены кабелем 8. Толщина полимерного покрытия h1 в центральной части кратна половине длины волны в материале полимерного слоя, а его диаметр составляет одну вторую часть от диаметра общей накладки; толщина периферийной тонкой части полимера h2 кратна одной восьмой длины волны в материале полимерного покрытия; толщина металлического кольца в тонкой его части h3 кратна одной пятидесятой длины волны в металле; толщина металлического кольца в зоне его утолщения h4 кратна одной восьмой длины волны в металле, а его внутренний диаметр составляет три четвертых части от диаметра общей накладки.

При работе антенны в режиме излучения на пьезоэлектрические призмы 1 подается рабочее электрическое напряжение, которое вызывает их продольные колебания, передающиеся на общую накладку. Общая накладка совершает продольные и поперечные колебания. Металлополимерное покрытие, нанесенное на общую накладку, будет препятствовать обоим видам перемещения ее поверхности. Для локального ослабления и поперечных и продольных колебаний применено покрытие с демпфирующим слоем, работающим на сдвиг, называемое «армированным» [3]. Армированное вибропоглощающее покрытие состоит из слоя полимерного материала, поверх которого нанесен тонкий жесткий армирующий слой (преимущественно металлический). При этом чем больше толщина армированного покрытия, тем больший вклад в поглощение колебаний он будет вносить.

Так как центральная часть полимерного покрытия кратна половине длины волны в материале, она передает колебания общей накладки в рабочую среду (воду) без значимого снижения амплитуды. Периферийные части металлополимерного покрытия создают на поверхности общей накладки амплитудное распределение, спадающее к краям, что приводит к снижению уровня первых добавочных максимумов формируемой характеристики направленности.

Толщины и диаметры слоев металлополимерного покрытия выбраны исходя из описанного выше аналитического расчета и технологического удобства изготовления прибора.

При работе в режиме приема происходит преобразование акустической энергии в электрическую. При этом центральная часть металлополимерного покрытия является звукопрозрачной для падающей на нее волны, а периферийные части металлополимерного покрытия не являются звукопрозрачными и обеспечивают снижение передаваемых рабочей средой (водой) колебаний на общую накладку, что приводит к улучшению характеристики направленности всей антенны.

Уровень первых добавочных максимумов характеристики направленности антенны-прототипа составляет 16%. Уровень первых добавочных максимумов характеристики направленности заявленной антенны, как видно из фиг. 3, составляет минус 19 дБ, что соответствует 10,5%, таким образом, можно сделать вывод, что технический результат достигнут.

Источники информации

1. Л.В. Орлов, А.А. Шабров. Гидроакустическая аппаратура рыбопромыслового флота. - Л.: Судостроение, 1987, 74 с.

2. Патент РФ №1840387.

3. Клюкин И.И. Борьба с шумом и звуковой вибрацией на судах. - Л.: Судостроение, 1971, 305 с.

Гидроакустическая антенна, содержащая корпус и имеющая тыльный экран, а также набор стержневых электроакустических преобразователей, размещенных на круглой общей накладке, соединенной с корпусом через резиновые прокладки и имеющей на рабочей поверхности металлополимерное покрытие, отличающаяся тем, что металлополимерное покрытие состоит из слоя полимера, имеющего ступенчатое поперечное сечение с утолщением в центральной части, на периферийную более тонкую часть которого установлено металлическое кольцо, имеющее утолщение по краю, при этом толщина центральной утолщенной части слоя полимера кратна половине длины волны на рабочей частоте в материале полимера, толщина периферийной тонкой части полимера кратна одной восьмой длины волны в материале полимера, толщина металлического кольца в тонкой его части кратна одной пятидесятой длины волны в металле, а толщина металлического кольца в зоне его утолщения кратна одной восьмой длины волны в металле, причем круглая общая накладка через слой полимера адгезионно связана с металлическим кольцом.



 

Похожие патенты:

Имитатор эхосигналов эхолота относится к гидроакустической технике и может быть использован на этапе отладки программно-аппаратных средств при разработке эхолотов, проверки их работоспособности в процессе производства и эксплуатации на носителях.

Способ обработки гидролокационной информации гидролокатора относится к гидроакустическим системам обнаружения и определения местоположения целей и может быть использован в гидролокаторе с диаграммоформирующим устройством статического веера ДН ЛФАР.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для построения систем автоматической и автоматизированной классификации морских объектов, применительно к гидролокационным станциям ближнего действия.

Изобретения относятся к области акустических измерений и касаются акустооптического кабеля. Кабель включает в себя несколько секций волоконно-оптических акустооптических сенсоров.

Изобретение относится к области дорожного строительства, а именно к системам безопасности мостов. Технический результат - обеспечение защиты моста со стороны акватории и контроль ситуации на мостах большой протяженности.

Изобретение относится к области подводной навигации, а более точно к определению местоположения подводного объекта посредством гидроакустической навигационной системы.

Изобретение относится к гидроакустике, в частности к пассивно-активным акустическим устройствам для обнаружения утечек газа из газопроводов и технических систем добычи углеводородов, для локализации и исследований природных источников газов под водой, а также для количественной оценки объемов выходящих в области дна газов.

Использование: настоящее изобретение относится к области гидролокации и предназначено для использования в станциях освещения ближней обстановки при измерении параметров обнаруженного объекта.

Использование: изобретение относится к гидроакустической технике, конкретнее к области активной гидролокации, в том числе к активным гидролокаторам, предназначенным для обнаружения объектов, измерения координат и параметров движения обнаруженных объектов и классификации обнаруженных объектов.

Изобретение относится к гидроакустике и может быть использовано для гидроакустического обеспечения противоторпедной защиты судов. Для гидроакустического обеспечения противоторпедной защиты корабля включают обнаружение и прием шумоизлучения торпеды гидроакустической станцией с буксируемой антенной переменной глубины, выработку прогноза движения торпеды, расчет данных стрельбы средствами самообороны и выработки маневра уклонения.

Изобретение относится к области гидроакустики. Антенна содержит пьезоэлектрические стержневые преобразователи, установленные в герметичный корпус, общую пластину, изготовленную из эластичного полимерного материала с глухими отверстиями глубиной 0,2-0,3 от наружного диаметра герметичного корпуса пьезоэлектрического стержневого преобразователя. Каждый пьезоэлектрический преобразователь устанавливают в глухое отверстие общей пластины, фиксируя в глухом отверстии внатяг, помещают общую пластину в заливочную форму, при этом придают общей пластине нужную форму, производят электрический монтаж многоэлементной секции, устанавливают и закрепляют в заливочной форме элементы монтажа и элементы крепления многоэлементной секции в гидроакустической антенне, производят заливку формы полимерным компаундом, имеющим адгезию с эластичным полимером общей пластины, и производят полимеризацию полимерного компаунда. Технический результат – снижение трудоемкости. 2 ил.
Способ обнаружения объемных изменений в пределах наблюдаемого ограниченного пространства независимо от места возникновения этих изменений в пределах наблюдаемого ограниченного пространства относится к радиотехнике и может быть использован в устройствах охранной и противопожарной сигнализации. Способ состоит, во-первых, в формировании в наблюдаемом ограниченном разделом сред пространстве изотропного по стационарным или нестационарным изменениям в условиях распространения акустической волны в пределах этого ограниченного разделом сред пространства акустического поля; во-вторых, в измерении амплитудных, частотных и фазовых параметров этого поля в одной или нескольких произвольных точках наблюдаемого пространства. По изменению этих параметров оцениваются количественные показатели в изменениях в условиях распространения акустической волны в наблюдаемом пространстве, по которым оцениваются уже количественные показатели объемных изменений независимо от места их локализации в пределах наблюдаемого пространства. 10 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области гидрографии, в частности к способам и техническим средствам определения поправок к глубинам, измеренным однолучевым эхолотом при съемке рельефа дна акватории. Технический результат: упрощение процесса определения данных поправок по сравнению с аналогом за счет того, что для их определения используются только лишь измеренные гидроакустическим путем глубины погружения заборной части заявленного устройства в процессе ее погружения до заданного горизонта и подъема до поверхности воды, а также используются новые формульные зависимости. Кроме того, в заявленном способе и устройстве по сравнению с прототипом обеспечивается расширение их функциональных возможностей путем определения геодезических координат мест измерения глубин погружения приемоизлучающей гидроакустической антенной с требуемой точностью в процессе определения данных поправок, а следовательно, обеспечивается создание на акватории съемки рельефа дна опорных гидрографических пунктов для калибровки эхолотов на акватории съемки с целью обеспечения единства измерений. Заявленное устройство снабжено приемником спутниковой радионавигационной системы типа GPS, антенна которого закреплена на верхнем конце базы, морской интегрированной малогабаритной навигационной системой типа «КАМА», закрепленной в кардановом подвесе, вычислительным блоком определения искомых геодезических координат мест измерения глубин погружения заборной части заявленного устройства. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх