гидрофон для гидрофонной секции гибкого буксируемого стримера

Формула изобретения

Гидрофон для гидрофонной секции гибкого буксируемого стримера, содержащий пьезокерамический цилиндр с торцевыми крышками, расположенный в гибком заполненном жидкостно-подобным гелем шланге с помощью поддерживающего элемента, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере второй такой же цилиндр с торцевыми крышками, цилиндры с крышками соосно скреплены между собой гибкими резиноподобными втулками, при этом расстояние между двумя соседними торцевыми крышками по оси гидрофона больше или равно длине дуги окружности, определяемой минимальным диаметром намотки стримера на барабан, при котором торцевые плоскости крышек не соприкасаются механически с поверхностью расположенных между ними лепестков втулки, торцы которой закреплены в соответствующих углублениях в центрах соседних торцевых крышек, две свободные торцевые крышки скрепленных цилиндров также снабжены втулками, при этом каждая втулка содержит не менее трех радиальных лепестков размером, превышающим радиус пьезокерамических цилиндров и равным внутреннему радиусу шланга, концы лепестков имеют кривизну, соответствующую внутреннему диаметру шланга, электрические выводы цилиндров соединены между собой, образуя выводы гидрофона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике морских гибких протяженных буксируемых антенн (стримеров), а конкретно к приемникам звукового давления, расположенным внутри антенны.

В качестве приемников звукового давления - гидрофонов в буксируемых антеннах применяются обычно цилиндрические гидрофоны, состоящие из пьезокерамического цилиндра с двумя торцевыми крышками из пассивного материала (см., напр, А.А.Ананьева. Керамические приемники звука. М.: Академия наук СССР, 1963 г. стр.119, 122).

Эти цилиндрические гидрофоны располагаются соосно внутри заполненной жидкостью шланговой оболочки на определенном расстоянии друг от друга, определяемом необходимой пространственной фильтрацией структурных помех и созданием необходимой диаграммы направленности антенны.

Известна структура расположения и крепления гидрофонов в гибком шланге патент США №6473365. Гидрофоны закреплены на определенном расстоянии друг от друга с помощью эластичных поддерживающих обойм, которые в свою очередь крепятся к силовым тросам. Помехи от буксировки, распространяемые по тросам, хоть и ослабляются эластичными элементами обойм, но недостаточно.

Наиболее близкой к заявляемому является структура расположения и крепления гидрофонов в гибком заполненном жидкостью шланге по патенту РФ №2136019. Шланговая гидрофонная секция буксируемого стримера. В этой секции цилиндрические гидрофоны размещены внутри гибкого заполненного жидкостью шланга, который не имеет контакта с силовыми тросами и сам свободно "взвешен" внутри наружного шланга, заполненного гелем. Гидрофоны поддерживаются во внутренней шланговой оболочке с помощью литых из полимера обойм, похожих на обоймы по патенту США №6473365 с той разницей, что обоймы закреплены непосредственно к внутренней поверхности шланговой оболочки либо просто с помощью полиуретана с открытыми порами, которым "обертывают" гидрофоны. Электрический монтаж выполнен внешними проводами между гидрофонами. Во всех приведенных и других известных конструкциях гидрофонных модулей гидрофоны разнесены друг от друга на расстояние, значительно большее их диаметра.

Однако на высоких частотах рабочего диапазона для обеспечения требуемой чувствительности к акустическом давлению необходимо использование набора из таких приемников, включенных электрически последовательно, при этом приемники должны быть размещены на минимально возможном расстоянии друг от друга из-за малых волновых размеров элементарного канала антенны и обеспечивать равномерность частотной характеристики чувствительности в требуемом диапазоне частот.

Гидрофон из трех и более цилиндров, соединенных между собой жестко, например с помощью эпоксидного клея или общей механической конструкции в виде обоймы, нельзя использовать, так как с одной стороны он не вписывается в допустимый радиус изгиба при намотке стримера на барабан, а с другой стороны собственные частоты (резонанс) его продольных колебаний могут сместиться в область рабочих частот, что недопустимо.

Таким образом, желательно иметь такую конструкцию гидрофона, которая позволила бы удовлетворить требования по чувствительности на высоких частотах, частотной ее независимости в диапазоне рабочих частот и одновременно позволяла бы без поломок осуществить намотку стримера на барабан.

Поставленная задача решается в изобретении путем создания "гибкой" конструкции гидрофона, составленного из нескольких цилиндрических гидрофонов с торцевыми крышками, позволяющего обеспечить необходимые параметры и имеющего возможность изгиба с допустимым при намотке стримера на барабан радиусом.

Для достижения указанного технического результата гидрофон для гидрофонной секции гибкого буксируемого стримера, содержащий пьезокерамический цилиндр с торцевыми крышками, расположенный в гибком заполненном жидкостноподобным гелем шланге с помощью поддерживающего элемента, содержит еще по меньшей мере один такой же пьезокерамический цилиндр с торцевыми крышками, цилиндры с крышками соосно скреплены между собой гибкими резиноподобными втулками, торцы которых закреплены в соответствующих углублениях в центрах соседних торцевых крышек, при этом расстояние между двумя соседними торцевыми крышками больше или равно длине дуги окружности, определяемой минимальным диаметром намотки стримера на барабан, при котором торцевые плоскости крышек не соприкасаются механически с поверхностью расположенных между ними лепестков втулки. Исходя из требования минимально возможного расстояния между соседними торцевыми крышками из-за малых волновых размеров элементарного канала антенны это расстояние должно быть не более половины диаметра торцевой крышки.

Две свободные торцевые крышки скрепленных цилиндров также снабжены втулками. При этом каждая втулка содержит не менее трех радиальных лепестков размером, превышающим радиус пьезокерамических цилиндров и равным внутреннему радиусу шланга, концы лепестков имеют кривизну, соответствующую внутреннему диаметру шланга. Электрические выводы цилиндров соединены между собой последовательно, образуя выводы гидрофона.

Электрическое соединение пьезоцилиндров в составе гидрофона может быть и другим исходя из требований чувствительности и направленных свойств, например параллельным или параллельно-последовательным.

Признаки, отличающие предлагаемый гидрофон для гидрофонной секции буксируемого стримера от гидрофона в гибком шланге по пат. РФ 2136019, характеризуют наличие второго или второго и третьего пьезоцилиндров, гибких резиноподобных втулок, торцы которых закреплены в соответствующих углублениях в центрах соседних торцевых крышек, две свободные торцевые крышки скрепленных цилиндров также снабжены втулками. При этом каждая втулка содержит не менее трех радиальных лепестков размером, превышающим радиус пьезокерамических цилиндров и равным внутреннему радиусу шланга, концы лепестков имеют кривизну, соответствующую внутреннему диаметру шланга. Электрические выводы цилиндров соединены между собой, образуя выводы гидрофона.

На фиг.1 изображен предлагаемый гидрофон в "изогнутом" положении.

На фиг.2 показано крепление соседних пьезоцилиндров с помощью резиновой втулки.

На фиг.3 изображена резиновая втулка с лепестками.

Гидрофон для гидрофонной секции буксируемого стримера содержит (фиг.1) размещенные в шланговой оболочке 1 пьезокерамические цилиндры 2 с торцевыми крышками 3, скрепленные гибкими втулками 4 (фиг.2). Гибкая втулка содержит лепестки 5 (фиг.3), пьезокерамические цилиндры 2 соединены электрически между собой проводами 7, шланговая оболочка 1 заполнена жидкостноподобным диэлектрическим заполнителем - гелем 8, который полностью заполняет пустоты между поверхностью цилиндров и внутренней поверхностью шланга.

Предлагаемый гидрофон для гидрофонной секции буксируемого стримера работает следующим образом. Последовательное электрическое включение цилиндров увеличивает чувствительность гидрофона пропорционально их числу. Гибкая связь между цилиндрами не изменяет собственную частоту каждого из цилиндрических приемников и собственную резонансную частоту образованного из них гидрофона, при этом необходимый радиус при возникновении изгибающего момента при намотке стримера на барабан определяется осевым размером цилиндрической части гибкой втулки и не зависит от линейных размеров гидрофона. Лепестки выполняют роль поддерживающего элемента и одновременно ограничивают кривизну сгибания гидрофона.