гидроакустическая антенна

Формула изобретения

Гидроакустическая антенна выпуклой формы, состоящая из акустических приемников, установленных на несущих конструкциях над экранирующим покрытием, закрепленным на каркасе, образующем форму антенны, и линий электрических коммуникаций, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности антенны и уменьшения влияния на ее параметры переменного гидростатического давления, несущие конструкции выполнены в виде металлических лент, предварительно растянутых нормированным усилием и концами прикрепленных к каркасу, при этом ленты повторяют форму каркаса, а их размеры связаны соотношением

F/L = N_л/(Ed),

где F - площадь поперечного сечения ленты;

L - длина ленты между границами экранирующего покрытия;

N_л - усилие предварительного натяжения ленты;

Е - модуль продольной упругости материала ленты;

- центральный угол кривизны поверхности антенны в радианах, заключенный между границами экранирующего покрытия;

d - деформация экранирующего покрытия от предельного гидростатического давления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидроакустики, а более конкретно к акустическим антеннам, в которых используются акустические приемники. Известны гидроакустические антенны, в состав которых входят акустические приемники, несущие конструкции (каркасы), экранирующие покрытия (экраны) и линии электрических коммуникаций. Например, сферическая антенна станции B -6 и полуэллиптическая антенна станции B P-7, устанавливаемые на подводных лодках США (И.Г. Харбенко. "Ультразвук в военном деле", 1976 г., стр. 80).

По технической сущности в качестве прототипа выбрана сферическая гидроакустическая антенна тракта шумопеленгования (патент США N 4.207.621, кл. 367/122 G 01 S 3/80, заявл. 31.10.63, опубл. 10.06.80). Она состоит из сферического каркаса и нескольких сотен гидрофонов (приемников), неподвижно закрепленных на этом каркасе и распределенных, примерно равномерно и идентично ориентированных при одинаковом удалении их от центра каркаса, а поверхность сферы покрыта резиновым экраном с каналами, установленным между приемниками и каркасом.

Недостаток конструкции прототипа заключается в том, что под действием переменного гидростатического давления изменяются толщина и экранирующие свойства покрытия и вместе с тем изменяется расстояние от центров приемников до поверхности экранизирующего покрытия, что ведет к изменению чувствительности антенны, так как известно, что величина эл. сигнала, снимаемого с акустического приемника, расположенного вблизи "мягкого" (например, из резины с каналами) экрана, зависит от расстояния центра приемника до поверхности экрана (см. В.Е. Глазанов. "Экранирование гидроакустических антенн". - "Судостроение", 1986 г.).

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности антенны и уменьшение влияния на ее параметры переменного гидростатического давления.

Указанная цель достигается тем, что в известной гидроакустической антенне выпуклой формы, содержащей акустические приемники, установленные на несущих конструкциях над экранирующим покрытием, закрепленным на каркасе и образующим форму антенны, введены новые признаки, а именно акустические приемники установлены на металлические ленты, которые проложены по экранирующему покрытию, закрепляемому на каркасе, а ленты по концам закреплены к каркасу. При этом ленты растянуты нормируемым усилием N_л на величину L, обеспечивающим за счет упругих свойств ленты постоянное прилегание ее к экранирующему покрытию, что достигается выполнением соотношения



при условии d<f и [] = K_т,

где L = L-L₁ = R-(R-d) = d

L - длина участка ленты, прилегающего к экранирующему покрытию до воздействия гидростатического давления;

L₁ - длина участка ленты, прилегающего к экранирующему покрытию при воздействии предельного гидростатического давления;

F - площадь поперечного сечения ленты;

E - модуль продольной упругости материала ленты;

- центральный угол кривизны поверхности антенны, заключенный между границами экранирующего покрытия, в радианах;

d - величина сжатия экранирующего покрытия при предельном гидростатическом давлении;

R - радиус кривизны поверхности экранирующего покрытия до воздействия гидростатического давления;

f - стрела к хорде, проведенной между крайними точками экранирующего покрытия до воздействия гидростатического давления;

[] - допускаемое нормальное напряжение в поперечных сечениях ленты;

_т - предел текучести материала ленты;

K - коэффициент запаса прочности.

Авторам неизвестны технические решения, содержащие признаки, отличающие предложенное устройство от прототипа, что позволяет считать его соответствующим критерию "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняется фиг. 1, 2 и 3. На фиг. 1 показан фрагмент гидроакустической антенны, на фиг. 2 поперечное сечение гидроакустической антенны, а на фиг. 3 приведена зависимость чувствительности антенны от расстояния центров приемников до поверхности "мягкого" экрана и длины волны.

Гидроакустическая антенна содержит каркас 1, экранирующее покрытие 2, металлические ленты 3 с закрепленными на них акустическими приемниками 4, линии электрических коммуникаций 5 и натяжные болты 6.

В качестве приемников использованы пьезокерамические круглые пластинчатые приемники диаметром 90 мм и толщиной 30 мм. Их центры отстоят от ленты на расстояние 30 мм. Ориентировочный радиус каркаса 6 м, толщина экранирующего покрытия, выполненного из резины с каналами, составляет 100 м.

Кроме того, на фиг. 2 обозначено:

- пунктирной линией "Б" граница, до которой перемещается поверхность "В" (на величину d) при сжатии экранирующего покрытия от воздействия предельного гидростатического давления;

- центральный угол , заключенный между границами экранирующего покрытия;

- радиус кривизны R поверхности экранирующего покрытия до воздействия гидростатического давления;

- стрела к хорде f, проведенной между крайними точками экранирующего покрытия до воздействия гидростатического давления.

При монтаже антенны ленты 3 с закрепленными на них приемниками 4 натягиваются натяжными болтами 6 нормируемым усилием N_л. Соотношение между величиной N_л и параметрами ленты определяется выражением (1) (см. А.В. Дарков, Г.С. Шпиро. "Сопротивление материалов", изд. "Высшая школа", Москва, 1969).

При воздействии на антенну гидростатического давления экранирующее покрытие сжимается, но уменьшаются по длине и предварительно растянутые ленты 3, обеспечивая постоянное прилегание их к поверхности "В" экранирующего покрытия.

Технико-экономический эффект от использования предложенной антенны заключается в том, что по сравнению с прототипом конструкция антенны обеспечивает:

- неизменность расстояния центров приемников до поверхности экранизирующего покрытия при воздействии переменного гидростатического давления, что не изменяет чувствительности антенны от этого фактора. Технический эффект от использования изобретения может быть пояснен с помощью фиг. 3, где приведена зависимость чувствительности антенны _a от волнового расстояния центров приемников до поверхности "мягкого" экрана h/.

В соответствии с предложением центры приемников как в антенне-прототипе, так и в предлагаемой антенне, всегда отстоят от поверхности "мягкого" экрана по крайней мере на половину габаритного размера приемника. Для реальных экранов, например, для экрана из резины с цилиндрическими каналами толщиной 100 мм изменение его толщины при воздействии гидростатического давления 4,0 МПа (40 кгс/см²) составит 38 мм. На частоте 1 кГц это приведет к изменению чувствительности антенны в конструкции прототипа на 15%, а на частоте 5 кГц - на 30%.

В предлагаемой конструкции чувствительность антенны на всех частотах не будет зависеть от давления, что и подтверждает достижение заявленного положительного эффекта. Эффективность предложенной антенны повышена также за счет того, что заявленная конструкция обеспечивает:

- непрерывность экранирующего покрытия (без зазоров и отверстий), что повышает эффективность экранирующего действия покрытия;

- увеличение защищенности приемников от вибрационной помехи, так как отсутствует жесткое, непосредственное их закрепление на каркасе.

Ленты, с закрепленными на них приемниками, плотно прижаты к экранирующему покрытию, выполняющему как бы роль амортизатора.