Гідроакустична антена
Формула / Реферат
Гідроакустична антена, що містить водозаповнений перетворювач, яка відрізняється тим, що перетворювач виконаний у вигляді прямоточного рідинноструминного перетворювача і встановлений у вертикальній площині всередині передрупорної камери, перпендикулярно її верхній стінці, причому передрупорна камера являє собою циліндричний хвилевід з фланцем і виконана спільно з рупором катеноїдальної форми, при цьому в нижній стінці передрупорної камери, співвісно рідинноструминному перетворювачу, виконаний круглий отвір, діаметр якого становить 1,3-1,5 зовнішнього діаметра перетворювача, а зона звукоутворення перетворювача розташована на осі хвилеводу на відстані від його фланця, рівній чверті довжини хвилі, яка відповідає першій гармоніці поздовжнього резонансу водозаповненого хвилеводу.
Текст
Гідроакустична антена, що містить водозаповнений перетворювач, яка відрізняється тим, що перетворювач виконаний у вигляді прямоточного рідинноструминного перетворювача і встановлений у вертикальній площині всередині передрупо 3 леводу на відстані від фланця камери 4 рівному чверті довжини хвилі, яка відповідає першій гармоніці поздовжнього резонансу водозаповненого циліндричного хвилеводу [6]. У нижній стінці передрупорної камери 4, співвісно рідинноструминному перетворювачу 3, виконано круглий отвір 2, діаметр якого становить (1,3 ... 1,5) зовнішнього діаметра перетворювача. Отвір 2 необхідно для витікання турбулентного потоку, який відходить від прямоточного рідинноструминного перетворювача 3 в процесі його роботи, з передрупорної камери 4. Виконання даного конструктивного елемента сприяє формуванню всередині рупора 5 акустичного поля в практично однорідному водному середовищі, яке не має турбулентних течій. З урахуванням агресивних властивостей морської води всі конструктивні елементи пропонованої гідроакустичної антени виготовляються з нержавіючої сталі, наприклад, X18НЮТ. Робота антени здійснюється наступним чином. При включенні насоса 8 з плавно регульованою витратою робочої рідини, морська вода зі спеціальної ємності 10 через фільтр 9 по трубопроводу 6 надходить в рідинноструминний перетворювач 3. Насос 8, фільтр 9, ємність 10 і манометр 7 знаходяться на підводному човні або на гідроакустичній станції. Для роботи перетворювача 3 можна також використовувати забортну морську воду. При досягненні оптимального режиму роботи перетворювача 3, який контролюється за допомогою манометра 7, у передрупорній камері 4 генеруються сферично розбіжні звукові хвилі [7]. Рівень акустичного сигналу, що генерується, залежить від режиму витікання струменя, геометричних параметрів перетворювача і величини гідростатичного тиску на заданій глибині [8, 9]. З метою підвищення рівня акустичного сигналу в пропонованій гідроакустичній антені використовується поздовжній резонанс водозаповненого циліндричного хвилеводу 4. Для цього, радіус R хвилеводу 4 розраховується за формулою [6] 0,293c R f0 де C - швидкість розповсюдження звуку в морській воді, f0 - частота основного тону сигналу, що генерується перетворювачем 3, яка в цьому випадку збігається з частотою першої гармоніки поздовжнього резонансу передрупорної камери 4. Розташування рідинноструминного перетворювача 3 на відстані рівному чверті довжини хвилі основного тону ( / 4 = 0,856 R ) від фланця циліндричного хвилеводу 4, поряд із збудженням в хвилеводі поздовжнього резонансу, дозволяє сформувати в осьовому напрямку рупорної антени плоску хвилю [5, 6]. У результаті, на осі горла рупора 5 величина звукового тиску, що реєструється за допомогою гідрофону, зростає в кілька разів у порівнянні з величиною звукового тиску на тій же відстані від перетворювача 3 у випадку генерування ним сигналу у вільному просторі. З метою забезпечення заданої просторової вибірковості випромінювання (формування характеристики спрямованості антени в горизонтальній площині) у запропонованій гідроакустичній антені 58117 4 використовується рупор 5 катеноїдальної форми. Перевагою катеноїдального рупора є плавне сполучення з циліндричним хвилеводом 4 постійного перерізу, тому в точці переходу відбитої хвилі не виникає [5]. Перевагами прямоточного рідинноструминного перетворювача 3 є: можливість ефективно працювати в широкому діапазоні надлишкових статичних тисків (на глибині від 10 м до 240 м); достатньо високий рівень акустичного сигналу (інтенсивність звуку поблизу зони звукоутворення випромінювача із збільшенням гідростатичного тиску від 1 атм до 25 атм зростає від 2 Вт/см до 98 Вт/см2); низькочастотний робочий діапазон тонального сигналу (від 300 Гц до 9 кГц); відсутність вібруючих елементів конструкції, що обумовлює тривалий термін служби перетворювачів; економічність (дешевизна виготовлення випромінювачів); простота в експлуатації [8,9]. Випробування дослідного зразка передрупорної камери антени, яка заявляється, показали, що у разі використання поздовжнього резонансу циліндричного хвилеводу з частотою першої гармоніки 5 кГц величина звукового тиску на виході з камери зростає в 3,5 рази в порівнянні з величиною звукового тиску у разі генерування сигналу перетворювачем у вільному просторі. Таким чином, з вищевикладеного випливає, що заявлена гідроакустична антена забезпечує досягнення технічного результату, що полягає у підвищенні рівня акустичного сигналу, що генерується, забезпеченні заданої просторової вибірковості випромінювання (формуванні характеристики спрямованості антени в горизонтальній площині), підвищенні надійності перетворювачів гідроакустичної антени. Розроблену гідроакустичну антену можна рекомендувати для використання в гідроакустичній апаратурі підводного зв'язку та гідролокації на підводних човнах і нежитлових гідроакустичних станціях. Джерела інформації: 1. Mc.Mahon G.W. Performance of Open Ferroelectric Ceramic Cylinders in Underwater Transducers // J. Acoust. Soc. Amer., 1964. - V.36, №3. -P.528-533. 2. Патент России №2169438, МПК H04R 1/44, H04B 13/02, 2001. Гидроакустическая глубоководная антенна / Черняховский А. Е., Шалаева З.П. // Бюл. № 8. 3. Ультразвук: Маленькая энциклопедия / [науч. ред. Голямина И. П.].– М. : Советская энциклопедия, 1979. –400 с. 4. Авторское свидетельство СССР № 806153, МПК В06В 1/20, 1981. Гидродинамическая излучающая система / Кортнев А.В., Назаренко А.Ф., Сухарьков О. В. // Бюл. №7. 5. Морз Ф. Колебания и звук. – М. : ИИЛ, 1948. – 660 с. 6. Скучик Е. Основы акустики / Пер. с англ. [под. ред. Лямшева Л.М.]. – М. : Мир, 1976. Т. 2. – 430 с. 7. Сухарьков О.В. Экспериментальное исследование акустического поля прямоточного гидродинамического излучателя / О. В. Сухарьков // 5 58117 Наукові праці ОНАЗ ім. О. С. Попова. – 2007. – №1. – С. 39–44. 8. Сухарьков О. В. Оптимизация параметров прямоточного гидродинамического излучателя в условиях гидростатического давления / О. В. Сухарьков // Акуст. вісник. – 2008. – Т. 11, № 4. Комп’ютерна верстка М. Мацело 6 – С. 54–63. 9. Сухарьков О. В. Влияние гидростатического давления на энергетические характеристики прямоточного гидродинамического излучателя / О. В. Сухарьков // Наукові праці ОНАЗ ім. О.С. Попова. – 2009. –№1.– С. 70–77. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюHydroacoustic antenna
Автори англійськоюSukharkov Oleh Vasyliovych
Назва патенту російськоюГидроакустическая ahtehha
Автори російськоюСухарьков Олег Васильевич
МПК / Мітки
МПК: H04R 1/00, H04B 13/00
Мітки: антена, гідроакустична
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/3-58117-gidroakustichna-antena.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Гідроакустична антена</a>
Попередній патент: Спосіб визначення величини нахилу колісного транспортного засобу в повздовжній площині
Наступний патент: Вакуумно-чистильний килимок (трап) для очищення взуття
Випадковий патент: Спосіб виготовлення внутрішнього провідного покриття кольорового кінескопа