Система “гідроакустична станція – надводний корабель”

Реферат: Система "гідроакустична станція - надводний корабель" містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією з гнучкою протяжною буксируваною антеною та підйомно-опускним пристроєм, при цьому до складу активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною входять гідродинамічний заглиблювач, п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі, гнучка протяжна буксирувана антена, два кабель-буксира та якірфал, причому гідродинамічний заглиблювач з'єднаний з підйомно-опускним пристроєм корабляносія за допомогою кабель-буксира, гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з гідродинамічним заглиблювачем за допомогою кабель-буксира, а якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени. П'єзокерамічні циліндричні випромінювачі встановлені на гідродинамічному заглиблювачі. UA 94687 U (54) СИСТЕМА "ГІДРОАКУСТИЧНА СТАНЦІЯ - НАДВОДНИЙ КОРАБЕЛЬ" UA 94687 U UA 94687 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі морського озброєння, а саме до систем "гідроакустична станція - надводний корабель", і може бути використана, наприклад, в системах "гідроакустична станція - надводний корабель" з антенами змінної глибини. Відомо, що дальність дії активних гідроакустичних станцій при інших рівних умовах збільшується з пониженням їх робочих частот. Однак для реалізації цього ефекту необхідно розмістити на кораблі прийомну антену великих розмірів, що не завжди можливо. Це протиріччя для надводних кораблів вдалося розв'язати шляхом створення активних гідроакустичних станцій з гнучкими протяжними буксируваними антенами. Така гідроакустична станція має буксирувану частину, до складу якої входять такі структурні елементи: кабель-буксир, буксируване тіло з розміщеним в ньому низькочастотним випромінювачем і розміщеним на ньому гідродинамічним заглиблювачем, прийомна гнучка протяжна буксирувана антена. Значне збільшення ефективності активних гідроакустичних станцій з гнучкими протяжними буксируваними антенами суттєво залежить від рівня випромінюваної акустичної потужності. Остання в свою чергу залежить від площі активної поверхні низькочастотного випромінювача. Але на заваді збільшення площі цієї поверхні встає необхідність відповідного збільшення розмірів буксируваного тіла, в якому розміщується низькочастотний випромінювач. При цьому суттєву роль відіграє також значний лобовий опір буксируванню буксируваного тіла. Наведені ознаки є суттєвим недоліком активних гідроакустичних станцій з гнучкими протяжними буксируваними антенами. Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за результатом, який отримується, що вибрано за найближчий аналог (прототип), є система "гідроакустична станція - надводний корабель", що містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією з гнучкою протяжною буксируваною антеною та підйомно-опускним пристроєм, при цьому до складу активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною входять гідродинамічний заглиблювач, п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі, гнучка протяжна буксирувана антена, два кабель-буксири та якір-фал, причому гідродинамічний заглиблювач з'єднаний з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія за допомогою кабельбуксира, гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з гідродинамічним заглиблювачем за допомогою кабель-буксира, а якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени [1]. Як випромінювач використовується система із одного, двох або більше п'єзокерамічних циліндричних п'єзокерамічних випромінювачів силової конструкції [2]. Силова конструкція характеризується тим, що внутрішня порожнина випромінювачів заповнена газом, а його найнижча резонансна частота (всі випромінювачі ефективні тільки на резонансній частоті) жорстко пов'язана з довжиною середньої окружності циліндричного випромінювача [3]. До недоліків технічного рішення, яке вибрано як найближчий аналог (прототип), належить те, що неможливо збільшення площі випромінюючої поверхні випромінювачів, і, відповідно, рівня його випромінюваної акустичної потужності, і неможливо зменшення його резонансної частоти без зміни його розмірів. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом спорядження буксируваної частини гідроакустичної станції новими конструктивними елементами, а саме, встановленням п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів на верхній поверхні гідродинамічного заглиблювача, забезпечити, у комплексі, збільшення рівня випромінюваної акустичної потужності і зменшення робочої частоти активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною. Суть технічного рішення в системі "гідроакустична станція - надводний корабель", що містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією з гнучкою протяжною буксируваною антеною та підйомно-опускним пристроєм, при цьому до складу активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною входять гідродинамічний заглиблювач, п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі, гнучка протяжна буксирувана антена, два кабель-буксири та якір-фал, причому гідродинамічний заглиблювач з'єднаний з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія за допомогою кабель-буксира, гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з гідродинамічним заглиблювачем за допомогою кабельбуксира, а якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени, полягає в тому, що п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі встановлені на гідродинамічному заглиблювачі. Суть корисної моделі полягає і в тому, що п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі встановлені на відстані один від одного не більше однієї десятої величини зовнішнього радіусу циліндричного випромінювача на верхній поверхні гідродинамічного заглиблювача в його хвостовій частині за кріпленням кабель-буксиру вісесиметрично поздовжній осі гідродинамічного заглиблювача так, що поздовжні вісі п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів і гідродинамічного заглиблювача паралельні та орієнтовані в 1 UA 94687 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 напрямі буксирування. Суть корисної моделі полягає також і в тому, що п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі виконані у вигляді відкритого циліндра вільно обтічного ззовні та всередині водою зовнішнього середовища. Рішення технічної задачі в системі "гідроакустична станція - надводний корабель", що заявляється, дійсно можливе тому, що: - шляхом встановлення п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів на гідродинамічному заглиблювачі, забезпечується можливість збільшувати довжину п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів практично не збільшуючи їх лобовий опір, але збільшуючи площу випромінюючої поверхні і тим самим збільшуючи акустичну потужність випромінювання активною гідроакустичною станцією з гнучкою протяжною буксируваною антеною; - шляхом встановлення п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів на відстані один від одного не більше однієї десятої величини зовнішнього радіусу п'єзокерамічного циліндричного випромінювача на верхній поверхні гідродинамічного заглиблювача в його хвостовій частині за кріпленням кабель-буксиру вісесиметрично поздовжній осі гідродинамічного заглиблювача так, що поздовжні вісі п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів і гідродинамічного заглиблювача паралельні та орієнтовані в напрямі буксирування, забезпечується рівномірне всебічне випромінювання акустичної потужності активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною та стабільний, без рискання, рух буксируваної частини гідроакустичної станції системи "гідроакустична станція - надводний корабель"; - шляхом виконання п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів у вигляді відкритого циліндра вільно обтічного ззовні та всередині водою зовнішнього середовища, забезпечується збільшення площі випромінюючої поверхні і тим самим збільшення акустичної потужності випромінювання та зменшення робочої резонансної частоти активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показано склад системи "гідроакустична станція - надводний корабель" з буксируваною частиною активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною та схема її буксирування, а на Фіг. 2-3 показано, відповідно, види прямо (див. Фіг. 2) та з боку (див. Фіг. 3) гідродинамічного заглиблювача з п'єзокерамічними циліндричними випромінювачами. Система "гідроакустична станція - надводний корабель" (1) містить (як варіант конструктивного виконання - див. схему на Фіг. 1) корабель-носій (2) з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4) та підйомно-опускним пристроєм (5), при цьому до складу активної гідроакустичної станції (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4) входять гідродинамічний заглиблювач (6), п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі (7), гнучка протяжна буксирувана антена (4), два кабель-буксири (відповідно, позиції 8 і 9) та якір-фал (10). Причому: - гідродинамічний заглиблювач (6) з'єднаний з підйомно-опускним пристроєм (5) корабляносія (2) за допомогою кабель-буксира (8); - гнучка протяжна буксирувана антена (4) з'єднана з гідродинамічним заглиблювачем (6) за допомогою кабель-буксира (9); - якір-фал (10) закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени (4). Конструктивно і технологічно п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі (7) встановлені на гідродинамічному заглиблювачі (6) - див. схеми на Фіг. 2-3. Зазначені п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі (7) встановлені на відстані L один від одного не більше однієї десятої величини зовнішнього радіусу R п'єзокерамічного циліндричного випромінювача (7) на верхній поверхні гідродинамічного заглиблювача (6) в його хвостовій частині (11) за кріпленням кабель-буксиру (8) вісесиметрично поздовжній осі гідродинамічного заглиблювача (6) так, що поздовжні вісі п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів (7) і гідродинамічного заглиблювача (6) паралельні та орієнтовані в напрямі буксирування (див. схему на Фіг. 3). Конструктивно п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі (7) виконані у вигляді відкритого циліндра вільно обтічного ззовні та всередині водою зовнішнього середовища. Система "гідроакустична станція - надводний корабель" (1) з активною гідроакустичною станцією (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4), яка забезпечує досягнення рішення технічної задачі, працює наступним чином. При русі корабля-носія (2) активної гідроакустичної станції (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4) кабель-буксир (8) та гідродинамічний заглиблювач (6) визначають горизонт знаходження п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів (7) і гнучкої протяжної буксируваної антени (4) в морському середовищі. При цьому, оскільки внутрішні об'єми та 2 UA 94687 U 5 10 15 20 25 30 35 зовнішні поверхні п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів (7) є вільно обтічними, а їх поздовжні вісі співпадають з напрямом буксирування, лобовий опір гідродинамічного заглиблювача (6) з п'єзокерамічними циліндричними випромінювачами (7) має мінімальну величину. В той же час довжину п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів (7) можливо збільшувати в межах гідродинамічного заглиблювача (6), практично не збільшуючи їх лобовий опір, але збільшуючи площу випромінюючої поверхні і тим самим акустичну потужність випромінювання активної гідроакустичної станції (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4). Крім того, збільшення довжини п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів (7) зменшує поздовжню резонансну частоту внутрішнього, заповненого зовнішнім морським середовищем, об'єму циліндричних випромінювачів (7), яка може бути включеною до складу робочого діапазону частот низькочастотної активної гідроакустичної станції (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4). Симетричне розміщення двох однакових п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів (7) відносно поздовжньої осі гідродинамічного заглиблювача (6) та збіг їх поздовжніх осей з напрямом буксирування забезпечує стабільний, без рискання, рух буксируваної частини активної гідроакустичної станції (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4) системи "гідроакустична станція - надводний корабель" (1), що заявляється. Відстань (L) між двома циліндричними випромінювачами (7), в межах не більше однієї десятої величини зовнішнього радіусу (R) циліндричного випромінювача (7), є засобом рівномірного всебічного випромінювання акустичної потужності активної гідроакустичної станції (3) з гнучкою протяжною буксируваною антеною (4). Таким чином, система "гідроакустична станція - надводний корабель", яка заявляється, дозволяє забезпечити покращення тактико-технічних характеристик корабельної активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною, а саме: збільшення випромінюваної акустичної потужності активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною, завдяки збільшенню площі випромінюючої поверхні; збільшення дальності дії гідроакустичної станції, завдяки зменшенню її робочої резонансної частоти. Джерела інформації: 1. Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника: состояние и актуальные проблемы / Ю.А. Корякин, С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев - Спб: Наука, 2004. - 410 с. - (прототип). 2. Дідковський B.C., Лейко О.Г., Савін В.Г. Електроакустичні п'єзокерамічні перетворювачі / B.C. Дідковський, О.Г. Лейко, О.Г., В.Г. Савін - Кіровоград: Імекс-ЛТД, 2006. - 448 с. 3. Лейко А.Г., Нижник А.И., Старовойт Я.И. Акустические свойства цилиндрических пьезокерамических излучателей силовой и компенсированной конструкции с продольным и поперечным пьезоеффектом / А.Г. Лейко, А.И. Нижник, Я.И. Старовойт // Электроника и связь. НТУУ "КПИ", 2013. - № 6. - С. 62-73. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 1. Система "гідроакустична станція - надводний корабель", що містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією з гнучкою протяжною буксируваною антеною та підйомно-опускним пристроєм, при цьому до складу активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною входять гідродинамічний заглиблювач, п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі, гнучка протяжна буксирувана антена, два кабельбуксири та якір-фал, причому гідродинамічний заглиблювач з'єднаний з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія за допомогою кабель-буксира, гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з гідродинамічним заглиблювачем за допомогою кабель-буксира, а якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени, яка відрізняється тим, що п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі встановлені на гідродинамічному заглиблювачі. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі встановлені на відстані один від одного не більше однієї десятої величини зовнішнього радіусу п'єзокерамічного циліндричного випромінювача на верхній поверхні гідродинамічного заглиблювача в його хвостовій частині за кріпленням кабель-буксиру вісесиметрично поздовжній осі гідродинамічного заглиблювача так, що поздовжні вісі п'єзокерамічних циліндричних випромінювачів і гідродинамічного заглиблювача паралельні та орієнтовані в напрямі буксирування. 3. Система за п. 2, яка відрізняється тим, що п'єзокерамічні циліндричні випромінювачі виконані у вигляді відкритого циліндра вільно обтічного ззовні та всередині водою зовнішнього середовища. 3 UA 94687 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4