Активна система “гідроакустична станція-надводний корабель” з лінійними антенами змінної глибини

Реферат: Активна система "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією та підйомно-опускним пристроєм. До складу активної гідроакустичної станції входять з'єднані послідовно між собою перший кабель-буксир, активна гідроакустична антена, другий кабельбуксир, гнучка протяжна буксирувана антена та якір-фал. Перший кабель-буксир активної гідроакустичної станції з'єднано одним кінцем з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, а другим - з активною гідроакустичною антеною. Гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з активною гідроакустичною антеною за допомогою другого кабель-буксира. Якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени. Активна гідроакустична антена виконана у вигляді лінійної антенної решітки-гірлянди, яка складається з не менше ніж трьох гідроакустичних випромінювачів звуку, які зв'язані між собою за допомогою гнучких зв'язків між кожним з гідроакустичним випромінювачем звуку. Перший кабель-буксир, який з'єднує активну гідроакустичну антену з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, виконано важким з негативною плавучістю. Другий кабель-буксир виконано легким з нульовою плавучістю. Кожний з гідроакустичних випромінювачів звуку являє собою малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу малого діаметра, що працює на згінних коливаннях. Гнучкі зв'язки реалізовані морським кабелем. UA 108015 U (12) UA 108015 U UA 108015 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі морського озброєння, зокрема до гідроакустичного озброєння надводного корабля, а саме, до систем "гідроакустична станція - надводний корабель" і може бути використана, наприклад, в корабельних активних гідроакустичних станціях з антенами змінної глибини. Відомі низькочастотні активні гідроакустичні станції з гнучкими протяжними буксируваними антенами [1J. Зазначені гідроакустичні станції мають буксирувану частину, до складу якої входять такі структурні елементи як підйомно-опускний пристрій, кабель-буксир, буксируване тіло-заглиблювач з низькочастотною випромінюючою антеною та прийомна гнучка протяжна гідроакустична антена. Підйомно-опускний пристрій для активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною відрізняється від пасивної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною наявністю маніпулятора та ложемента для зберігання буксируваного тіла, який розміщується на палубі корабля-носія. За допомогою маніпулятора буксируване тіло в процесі постановки антенної системи піднімається з ложемента та вивішується за кормою корабля-носія, а при виборці - буксируване тіло підхоплюється, піднімається на борт корабля та укладається знову на ложемент. Включення до складу підйомно-опускного пристрою складного та громіздкого маніпулятора суттєво ускладнює конструкцію підйомно-опускного пристрою, збільшує його масу та габарити, вимагає зміни конструкції кормового зрізу корабля-носія. Наведені ознаки є суттєвим недоліком активних гідроакустичних станцій з гнучкими протяжними буксируваними антенами. Найбільш близьким технічним рішенням як за суттю, так і за задачею, що вирішується, яке вибрано за найближчий аналог (прототип), є активна система "гідроакустична станція надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини, яка містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією та підйомно-опускним пристроєм, при цьому до складу активної гідроакустичної станції входять з'єднані послідовно між собою перший кабель-буксир, активна гідроакустична антена, другий кабель-буксир, гнучка протяжна буксирувана антена та якір-фал, при цьому перший кабель-буксир активної гідроакустичної станції з'єднано одним кінцем з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, а другим - з активною гідроакустичною антеною, причому гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з активною гідроакустичною антеною за допомогою другого кабель-буксира, а якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени [2]. До недоліків технічного рішення, яке вибрано як найближчий аналог (прототип), належить наявність у складі активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною гідродинамічного заглиблювача з розміщеною на ньому активною гідроакустичною антеною. Гідродинамічний заглиблювач з розміщеною на ньому активною гідроакустичною антеною має досить велику масу та значні габарити, що створює значні труднощі при його підйомі (опусканні) на корабель-носій та при збереженні в неробочому положенні. Наявність гідродинамічного заглиблювача обумовлює необхідність включення до складу підйомно-опускного пристрою маніпулятора для роботи з зазначеним гідродинамічним заглиблювачем на кормі корабля-носія, ложемента для розміщення гідродинамічного заглиблювача на корпусі корабля в транспортному положенні. При цьому неможливо одночасно намотувати на барабан лебідки, що входить до складу підйомно-опускного пристрою, кабель-буксири активної гідроакустичної антени та гнучкої протяжної буксируваної антени. В основу корисної моделі поставлена задача шляхом зміни конструктивної схеми побудови активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною, а саме, заміною активної гідроакустичної антени на лінійну антенну решітку-гірлянду з гнучкими зв'язками між випромінювачами звуку, які замінені на п'єзокерамічні перетворювачі пластинчатого типу, що працюють на коливаннях згину, та введення до складу активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною важкого кабель-буксира з негативною плавучістю, забезпечити суттєве зменшення її маси та габарити, а відтак, і можливість розміщення активних гідроакустичних станцій з гнучкими протяжними буксируваними антенами на надводних кораблях-носіях малої водотоннажності без суттєвої зміни їх конструкції. Суть технічного рішення в активній системі "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини, що містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією та підйомно-опускним пристроєм, при цьому до складу активної гідроакустичної станції входять з'єднані послідовно між собою перший кабель-буксир, активна гідроакустична антена, другий кабель-буксир, гнучка протяжна буксирувала антена та якір-фал, при цьому перший кабель-буксир активної гідроакустичної станції з'єднано одним кінцем з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, а другим - з активною гідроакустичною антеною, причому гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з активною гідроакустичною антеною за допомогою другого кабель-буксира, а якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої 1 UA 108015 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 протяжної буксируваної антени, полягає в тому, що активна гідроакустична антена виконана у вигляді лінійної антенної решітки-гірлянди, яка складається з не менше ніж трьох гідроакустичних випромінювачів звуку, які зв'язані між собою за допомогою гнучких зв'язків між кожним з гідроакустичним випромінювачем звуку, при цьому перший кабель-буксир, який з'єднує активну гідроакустичну антену з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, виконано важким з негативною плавучістю, другий кабель-буксир виконано легким з нульовою плавучістю, причому кожний з гідроакустичних випромінювачів звуку являє собою малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу малого діаметра, що працює на згінних коливаннях, а гнучкі зв'язки реалізовані морським кабелем. Суть корисної моделі полягає і в тому, що малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу виконано діаметром не більше 100 мм. Порівняльний аналіз технічного рішення з прототипом дозволяє зробити висновок, що активна система "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини, яка заявляється, відрізняється тим, що активна гідроакустична антена виконана у вигляді лінійної антенної решітки-гірлянди, яка складається з не менше ніж трьох гідроакустичних випромінювачів звуку, які зв'язані між собою за допомогою гнучких зв'язків між кожним з гідроакустичним випромінювачем звуку, перший кабель-буксир, який з'єднує активну гідроакустичну антену з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, виконано важким з негативною плавучістю, другий кабель-буксир виконано легким з нульовою плавучістю, кожний з гідроакустичних випромінювачів звуку представляє собою малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу малого діаметра, що працює на згінних коливаннях, гнучкі зв'язки реалізовані морським кабелем, а малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу виконано діаметром не більше 100 мм. Рішення технічної задачі в активній системі "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини, що заявляється, дійсно можливе тому, що: - із можливих двох схем буксирування активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною - з використанням важкого або легкого кабель-буксира, але спорядженого ще і гідродинамічним заглиблювачем, застосування важкого кабель-буксира з негативною плавучістю виключає необхідність мати у складі активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною гідродинамічний заглиблювач; - виконання активної гідроакустичної антени у вигляді лінійної антенної решітки-гірлянди з гнучкими зв'язками між гідроакустичними випромінювачами звуку, які являють собою малогабаритні перетворювачі пластинчатого типу малого діаметра (в межах 20-70 мм, але не більше 100 мм), дозволяє прикріпити її безпосередньо до першого кабель-буксира та безперервно здійснювати її намотування (розмотування) на той же барабан лебідки підйомноопускного пристрою, що і другий кабель-буксир і гнучку буксирувану протяжну антену; - виконання активної гідроакустичної антени із гідроакустичних випромінювачів звуку, які являють собою малогабаритні п'єзокерамічні перетворювачі пластинчатого типу, що працюють на коливаннях згину, дозволяє створити достатньо потужні низькочастотні випромінювачі звуку [3] малого діаметра, оскільки саме згінні механічні коливальні системи відрізняються від механічних коливальних систем іншого типу найнижчими резонансними частотами, а робота випромінювачів звуку на резонансах є основою їх ефективного перетворення електричної енергії в акустичну; - виконання активної гідроакустичної антени у вигляді лінійної решітки дозволяє нарощувати її енергетичну потужність як за рахунок збільшення кількості пластинчатих випромінювачів в антені, так і за рахунок збільшення коефіцієнта концентрації антени. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показано склад активної системи "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини, що заявляється, яка містить буксирувану частину активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною та схему її буксирування, на Фіг. 2 показано схему побудови малогабаритного п'єзокерамічного випромінювача звуку пластинчастого типу. Активна система "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини 1 містить (як варіант конструктивного виконання - див. схему на Фіг. 1) корабель-носій 2 з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією 3 та підйомноопускним пристроєм 4, при цьому до складу активної гідроакустичної станції 3 входять з'єднані послідовно між собою перший кабель-буксир 5, активна гідроакустична антена 6, другий кабельбуксир 7, гнучка протяжна буксирувана антена 8 та якір-фал 9 (див. схему на Фіг. 1). Конструктивно і технологічно активну гідроакустичну антену 6 виконано у вигляді лінійної антенної решітки-гірлянди, яка складається з не менше ніж трьох гідроакустичних 2 UA 108015 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 випромінювачів 10 звуку, які зв'язані між собою за допомогою гнучких зв'язків 11 між кожним з гідроакустичних випромінювачів 10 звуку (див. схему на Фіг. 1). Конструктивно і технологічно: - перший кабель-буксир 5 з'єднано одним кінцем 12 з підйомно-опускним пристроєм 4 корабля-носія 2, а другим (позиція 13) - з активною гідроакустичною антеною 6 (при цьому перший кабель-буксир 5, який з'єднує активну гідроакустичну антену 6 з підйомно-опускним пристроєм 4 корабля-носія 2, виконано важким з негативною плавучістю); - гнучку протяжну буксирувану антену 8 з'єднано з активною гідроакустичною антеною 6 за допомогою другого кабель-буксира 7 (при цьому другий кабель-буксир 7 виконано легким з нульовою плавучістю), - якір-фал 9 закріплено до вільного кінця 14 гнучкої протяжної буксируваної антени 8 (див. схему на Фіг. 1). Конструктивно кожний з гідроакустичних випромінювачів 10 звуку являє собою малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу малого діаметра (див. схему на Фіг. 2), що працює на згінних коливаннях, а гнучкі зв'язки 11 реалізовані морським кабелем [4], при цьому кожний малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу (позиція 10) виконано діаметром D не більше 100 мм (див. схему на Фіг. 2). Як варіант конструктивного виконання кожний з гідроакустичних випромінювачів 10 звуку має конфігурацію короткого циліндра, утвореного із кільцевої опори 15, до якої жорстко закріплені біморфні елементи, що утворені в залежності від робочої глибини або з двох жорстко з'єднаних п'єзокерамічних пластин 16 (для малої глибини) або з однієї п'єзокерамічної пластини, жорстко склеєної з металевою підкладкою 17 [3]. Гідроакустичний випромінювач 10 звуку (див. схему на Фіг. 2) також містить електричні контакти 15 (для забезпечення роботи гідроакустичних випромінювачів 10). Активна система "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини 1, яка забезпечує досягнення рішення технічної задачі, працює наступним чином. При русі корабля-носія 2 активної гідроакустичної станції 3 з гнучкою протяжною буксируваною антеною 8 важкий кабель-буксир 5 з негативною плавучістю визначає горизонт знаходження активної гідроакустичної антени 6 та гнучкої протяжної буксируваної антени 8 в морському середовищі та витягує обидві антени 6 та 8 в одну лінію. Активна гідроакустична антена 6 забезпечує задану випромінюючу потужність на низькій частоті завдяки тому, що резонансна частота пластинчастих перетворювачів прямо пропорційна товщині пластини і зворотно пропорційна квадрату її радіуса [3], тобто при заданій низькій резонансній частоті fp завжди можливо забезпечити малий діаметр перетворювача відповідним вибором h і D (h знаходиться в межах 10-20 мм, D - не більше 100 мм). Задана величина потужності забезпечується вибором необхідної кількості перетворювачів та відстані між ними [5]. При вибірці на борт корабля-носія 2 активної гідроакустичної станції 3 з гнучкою протяжною буксируваною антеною 8 важкий кабель-буксир 5, активна гідроакустична антена 6 та гнучка протяжна буксирувана антена 8 завдяки гнучкості і малим діаметрам обох антен намотуються на один і той же барабан лебідки підйомно-опускного пристрою 4. При цьому додаткові пристрої у складі підйомно-опускного пристрою 4 та ложемент на кормі корабля-носія 2 для зберігання активної гідроакустичної антени 6 не потрібні. Така ж технологія має місце і при розгортанні в робоче положення активної гідроакустичної станції 3 з гнучкою протяжною буксируваною антеною 8. Підвищення ефективності застосування активної системи "гідроакустична станція надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини у порівнянні з прототипом, досягається тим, що шляхом зміни конструктивної схеми побудови активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною, а саме, заміною активної гідроакустичної антени на лінійну антенну решітку-гірлянду з гнучкими зв'язками між випромінювачами звуку, які замінені на п'єзокерамічні перетворювачі пластинчатого типу, що працюють на коливаннях згину, та введення до складу активної гідроакустичної станції з гнучкою протяжною буксируваною антеною важкого кабель-буксира з негативною плавучістю, забезпечується суттєве зменшення її маси та габаритів, а відтак, і можливість розміщення активних гідроакустичних станцій з гнучкими протяжними буксируваними антенами на надводних кораблях-носіях малої водотоннажності без суттєвої зміни їх конструкції. При цьому досягається значне зменшення часу (в 1,5 разу) на постановку (вибірку) активних гідроакустичних станцій з гнучкими протяжними буксируваними антенами. Джерела інформації: 3 UA 108015 U 5 10 1. Корякин Ю.А. Корабельная гидроакустическая техника: состояние и актуальные проблемы/ С.А. Смирнов, Г.В. Яковлев. - Спб: Наука, 2004. - 410 с. 2. Патент на корисну модель № 94687 Україна. МПК G01S 7/52.(2006/01). Система "гідроакустична станція - надводний корабель"/ А.В. Дерепа, О.Г. Лейко. - № u 2014 06274, заявл. 06.06.2014, опубл. 25.11.2014, бюл. № 22 - (прототип). 3. Дідковський B.C. Електроакустичні п'єзокерамічні перетворювачі/ B.C. Дідковський, О.Г. Лейко, В.Г. Савін. - Кіровоград: Імекс-ЛТД, 2006. - 448 с. 4. ГОСТ Р 51978-2002. Кабели грузонесущие геофизические бронированные. -М.: Изд. стандартов, 2001-14 с. 5. Лейко А.Г. Подводные акустические антенны: методы расчета звуковых полей/ Ю.Е. Шамарин, В.П. Ткаченко. -К.: Аванпостприм, 2000. - 320 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Активна система "гідроакустична станція - надводний корабель" з лінійними антенами змінної глибини, що містить корабель-носій з розміщеними на ньому активною гідроакустичною станцією та підйомно-опускним пристроєм, при цьому до складу активної гідроакустичної станції входять з'єднані послідовно між собою перший кабель-буксир, активна гідроакустична антена, другий кабель-буксир, гнучка протяжна буксирувана антена та якір-фал, при цьому перший кабель-буксир активної гідроакустичної станції з'єднано одним кінцем з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, а другим - з активною гідроакустичною антеною, причому гнучка протяжна буксирувана антена з'єднана з активною гідроакустичною антеною за допомогою другого кабель-буксира, а якір-фал закріплено до вільного кінця гнучкої протяжної буксируваної антени, яка відрізняється тим, що активна гідроакустична антена виконана у вигляді лінійної антенної решітки-гірлянди, яка складається з не менше ніж трьох гідроакустичних випромінювачів звуку, які зв'язані між собою за допомогою гнучких зв'язків між кожним з гідроакустичним випромінювачем звуку, при цьому перший кабель-буксир, який з'єднує активну гідроакустичну антену з підйомно-опускним пристроєм корабля-носія, виконано важким з негативною плавучістю, другий кабель-буксир виконано легким з нульовою плавучістю, причому кожний з гідроакустичних випромінювачів звуку являє собою малогабаритний п'єзокерамічний перетворювач пластинчатого типу малого діаметра, що працює на згінних коливаннях, а гнучкі зв'язки реалізовані морським кабелем. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що малогабаритний п'єзокерамічнии перетворювач пластинчатого типу виконано діаметром не більше 100 мм. 4 UA 108015 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5