DE102006051921B3 - Acoustic underwater antenna for e.g. surface ship, has electronic module designed as molded part that is supported at shell, where module is axially and immovably fixed at cables, which are diametrically arranged parallel to module axis - Google Patents
Acoustic underwater antenna for e.g. surface ship, has electronic module designed as molded part that is supported at shell, where module is axially and immovably fixed at cables, which are diametrically arranged parallel to module axis Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine akustische Unterwasserantenne der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The The invention relates to an acoustic underwater antenna in the preamble of claim 1 defined genus.
Eine
bekannte, als marineseismischer Streamer bezeichnete Unterwasserantenne,
die den Akustikteil einer Schleppantenne bildet (
Bei
Schleppantennen geht man in jüngster Zeit
dazu über,
die Elektronikbaugruppen in druckfeste Gehäuse zu verpacken und zusammen
mit den Wandlern in der Unterwasserantenne, also im Akustikteil
der Schleppantenne, anzuordnen. Dabei wird jede einen Kanal definierende
Elektronikbaugruppe platzmäßig einem
Wandler zugeordnet, so dass in Längsrichtung
der Unterwasserantenne immer wechselweise ein Wandler und ein Elektronikgehäuse aufeinanderfolgen.
Eine solche Schleppantenne ist beispielsweise durch die
Ein
bekannter Wandlermodul (
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den konstruktiven Aufbau einer Unterwasserantenne so zu gestalten, dass innerhalb der Antennenhülle der Platzbedarf zwischen in Längsrichtung der Antennenhülle aufeinanderfolgenden, elektroakustischen Wandlern klein gehalten werden kann.Of the Invention is based on the object, the structural design of a Underwater antenna design so that within the antenna shell of the Space requirement between in the longitudinal direction the antenna shell successive, electro-acoustic transducers kept small can be.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.The Task is inventively by the features in claim 1 solved.
Die erfindungsgemäße Unterwasserantenne hat den Vorteil, dass durch die Zusammenfassung von jeweils zwei Elektronikbaugruppen, die benachbarten Wandlern zugehörig sind, zu einem Elektronikmodul nach jedem zweiten Wandler in der Wandlerkette ein Leeraum vorhanden ist, der die Flexibilität der Unterwasserantenne, z.B. bei deren Auftrommeln, erhöht und der für eine Zugentlastung von elektrischen Leitungen und Kabeln, z.B. durch deren Kreuzen, genutzt werden kann. Der Abstand zwischen den beiden Wandlern eines dem Elektronikmodul zugehörigen Wandlerpaars kann voll für die Unterbringung des Elektronikmoduls genutzt und durch entsprechende konstruktive Gestaltung des Elektronikmoduls minimiert werden. Ein minimierbarer Abstand zwischen den Wandlern bringt wiederum den Vorteil, dass die Betriebsfrequenz (Sende- und/oder Empfangsfrequenz) der Unterwasserantenne zu höheren Frequenzen hin verschoben werden kann und Richtcharakteristiken für ein eindeutiges Senden in oder Empfangen aus nur einer Hauptrichtung für Betriebsfrequenzen bis weit über 10kHz realisiert werden können und Grating Lobes vermieden werden. Die Ausbildung der Elektronikmodule als an der Antennenhülle sich abstützende Formteile und deren axial unverschiebliche Festlegung an den Zugseilen spart nicht nur die sonst eingesetzten, kostensteigernden, schalltransparenten Halterungen für die Wandler ein, sondern schafft durch deren Wegfall auch Platz in Längsrichtung der Antennenhülle. Zugleich wird eine Aussteifung der Antennenhülle erreicht.The underwater antenna according to the invention has the advantage that by the combination of two electronic modules belonging to adjacent transducers to an electronic module after every other converter in the converter chain an empty space is present, which increases the flexibility of the underwater antenna, for example when their tumbling, and which can be used for a strain relief of electrical cables and cables, for example by their crosses. The distance between the two transducers of an electronic module associated transducer pair can be fully used for the accommodation of the electronic module and minimized by appropriate structural design of the electronic module. A minimized distance between the transducers, in turn, has the advantage that the operating frequency (transmitting and / or receiving frequency) of the underwater antenna can be shifted to higher frequencies and directional characteristics for unambiguous transmission in or reception from only one main direction for operating frequencies well above 10kHz rea can be eliminated and grating praise is avoided. The formation of the electronic modules as on the antenna shell-supporting moldings and their axially immovable fixation on the traction ropes not only saves the otherwise used, cost-increasing, sound-transparent mounts for the converter, but also creates space in the longitudinal direction of the antenna shell by eliminating them. At the same time a stiffening of the antenna shell is achieved.
Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Unterwasserantenne mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.Expedient embodiments the underwater antenna according to the invention with advantageous developments and refinements of the invention result from the other claims.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Abstützung der Elektronikmodule an der Antennenhülle vorteilhaft über umlaufende Streifen, vorzugsweise über zwei im Axialabstand umlaufend angeordnete Streifen aus Kunststoff. Durch diese Kunststoffstreifen wird eine akustische Entkopplung von Antennenhülle und Elektronikmodule, insbesondere der daran gehalterten Wandler, erzielt. Werden die Kunststoffstreifen aus offenporigen PU-Schaum gefertigt, so können die Elektronikmodule – wie die eingangs beschriebenen bekannten Formstücke – zugleich zur Dämpfung der Flüssigkeitsströmung in der üblicherweise stirnseitig verschlossenen und mit einer Flüssigkeit gefüllten Antennenhülle und damit zur Störsignalreduzierung an den Wandlern herangezogen werden.According to one advantageous embodiment of the Invention is the support the electronic modules on the antenna shell advantageously over revolving Strip, preferably over two circumferentially spaced strips of plastic. By This plastic strip will provide an acoustic decoupling of antenna shell and Electronic modules, in particular the content Erten converter achieved. If the plastic strips are made of open-pore PU foam, so can the electronic modules - like the well-known fittings described above - at the same time for damping the Liquid flow in the usual closed at the end and filled with a liquid antenna shell and thus for noise reduction be used on the transducers.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist jedes Elektronikmodul mindestens zwei mit Elektronikbauteilen bestückte Leiterplatten auf, die quer zur Modulachse ausgerichtet sind und auf nach außen weisende Plattenflächen jeweils einen Wandler tragen. Dieser fertigungstechnische Aufbau des Elektronikmoduls ermöglicht eine sehr kleine axiale Baulänge und damit einen möglichen sehr kleinen Abstand zwischen den Wandlern zur Realisierung einer hochfrequenten Unterwasserantenne. Die in SMD-Technik ausgeführte Leiterplattenbestückung mit direkter Auflage der Elektronikbauteile auf den quer zur Längsachse der Unterwasserantenne ausgerichteten bestückten Leiterplatten ermöglicht nicht nur eine weitere Reduzierung der Axiallänge des Elektronikmoduls, sondern bringt auch eine ausreichende Druckfestigkeit des Elektronikmoduls für den Einsatz der Unterwasserantenne in größerer Wassertiefe mit sich.According to one advantageous embodiment of the Invention, each electronic module has at least two with electronic components stocked Printed circuit boards, which are aligned transversely to the module axis and on the outside facing plate surfaces each carrying a transducer. This production engineering structure of the electronic module allows a very small axial length and thus a possible very small distance between the transducers to realize a high-frequency underwater antenna. The SMD-technology printed circuit board assembly with direct support of the electronic components on the transverse to the longitudinal axis the underwater antenna aligned populated circuit boards does not allow only a further reduction of the axial length of the electronic module, but also brings sufficient pressure resistance of the electronic module for the Use of the underwater antenna in greater depth with it.
Die elektrischen Verbindungen zwischen den Elektronikbaugruppen auf den bestückten Leiterplatten sind für einen Platz sparenden Einbau in das Modulgehäuse flexibel ausgebildet. Vorteilhaft wird eine sog. Star-Flex-Leiterplatte verwendet, die aus mindestens zwei starren Leiterplatten für die Bestückung und einer mechanisch festverbundenen biegeweichen Leiterbahnverbindung in Form eines unlösbaren flexiblen Kabels besteht.The electrical connections between the electronic assemblies the stocked PCBs are for a space-saving installation in the module housing formed flexible. Advantageous becomes a so-called Star-Flex circuit board used, which consists of at least two rigid printed circuit boards for assembly and a mechanically fixed flexurally soft interconnect in the form of a permanent one flexible cable.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die bestückten Leiterplatten randseitig über den Plattenumfang verteilt angeordnete, nutartige Ausschnitte zur Durchführung von Zugseilen und elektrischen Leitungen und Kabeln auf. Die bestückten Leiterplatten werden randseitig in voneinander axial beabstandeten Nuten eines aus zwei Gehäusehälften zusammengesetzten, stirnseitig offenen Modulgehäuses gehalten. Durch diese konstruktive Gestaltung der Elektronikmodule ergibt sich ein sich an der Innenwand der Antennehülle abstützendes Skelett aus Zugseilen und Elektronikmodulen mit Wandlerpaaren, wobei die einzelnen Elektronikmodule mit Wandlerpaaren in einer für die Montage und Reparatur der Schleppantenne vorteilhaften Weise in das Skelett eingesteckt oder aus dem Skelett ausgeknüpft werden können, ohne dass die übrigen Elektronikmodule oder das gesamte Skelett demontiert werden muss. Außerdem wird ein Verdrehen der unter Zug stehenden Unterwasserantenne durch die Anordnung der Zugseile gehemmt.According to one advantageous embodiment of the Invention have the stocked Circuit boards edge over the plate circumference arranged distributed, groove-like cutouts for execution of traction cables and electrical cables and cables. The assembled printed circuit boards be marginally in mutually axially spaced grooves of a composed of two housing halves, front side open module housing held. Through this constructive design of the electronic modules results in a on the inner wall of the antenna shell abstützendes Skeleton of traction cables and electronic modules with converter pairs, wherein the individual electronic modules with converter pairs in one for the assembly and repair the towed antenna advantageous way in the skeleton can be inserted or removed from the skeleton, without that the rest Electronic modules or the entire skeleton must be dismantled. Furthermore is a twisting of underwater underwater antenna by the arrangement of the traction cables inhibited.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen die Wandler eines jeden Wandlerpaars der Elelektronikmodule in der Modulachse. Die aus den Wandlersignalen gebildete Richtcharakteristik weist rundum einen horizontal kleinen Öffnungswinkel auf. Mit einer solchen Unterwasserantenne geortete Zielpositionen sind jedoch zweideutig, da nicht unterschieden werden kann, ob das geortete Ziel steuer- oder backbord von der Längsachse der Antennenhülle liegt.According to one advantageous embodiment of the Invention are the transducers of each transducer pair of Elelektronikmodule in the module axis. The directional characteristic formed by the transducer signals has all around a horizontally small opening angle. With a However, target positions located in such an underwater antenna are ambiguous, since can not be distinguished, whether the located goal tax or port side of the longitudinal axis the antenna shell lies.
Gemäß einer
alternativen Ausführungsform der
Erfindung sind alle Wandler zu den Modulachsen mit Radialabstand
auf der bestückten
Leiterplatte angeordnet. Die in Längsrichtung der Antennenhülle aufeinanderfolgenden
Wandler sind gegeneinander um einen Umfangswinkel versetzt, der
beliebig ist und stochastisch festgelegt wird. Wenn nunmehr die Wandlersignale
in einer solchen Art und Weise verarbeitet werden, die dies in der
Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung besteht jeder elektroakustischer Wandler aus drei Wandlerelementen
mit omnidirektionaler Richtcharakteristik, die in einem gleichen
Radialabstand zur Modulachse und gegeneinander um gleiche Umfangswinkel
außen
im Modulgehäuse
versetzt angeordnet sind. Vorzugsweise ist jedes Wandlerelement
ein Hydrofon. Abhängig
von der momentanen Lage der Hydrofone, die beispielsweise mit einem Lagesensor
erfasst werden kann, werden Ausgangssignale von je zwei der drei
Wandlerelemente nach Durchlaufen geeigneter Zeitverzögerungsglieder
zu dem Ausgangssignal des elektroakustischen Wandlers zusammengefasst,
das einer kardioidenförmigen Eigenrichtcharakteristik
des Wandlers entspricht. Mit diesen Ausgangssignalen aller elektroakustischen Wandler
werden Richtcharakteristiken gebildet, deren Hauptempfangsrichtungen
jeweils zu einer Seite der Schleppantenne weisen und somit eindeutige Peilergebnisse
liefern. Die signaltechnische Zusammenfassung der Ausgangssignale
der drei Wandlerelemente eines elektroakustischen Wandlers ist beispielhaft
in der
Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The The invention is based on embodiments shown in the drawing closer in the following described. Show it:
Die
in
Bei
der in
Bei
der in
In
In
Im
Modulgehäuse
Im
beschriebenen Ausführungsbeispiel
sind im Modulgehäuse
In
In
den bestückten
Leiterplatten
Bei
der Montage der Akustiksektion
Da
die Anzahl der zur Realisierung des Elektronikmoduls
In
einer alternativen Ausführungsform
der Akustiksektion
Die
in
Bei einer alternativen Ausbildung der Akustiksektion wäre es möglich, die beiden Wandler nicht in das Elektronikmodul zu integrieren, sondern separat auf beiden Seiten des Elektronikmoduls anzuordnen. Auch dann wäre durch die Zusammenfassung der Kanäle zweier benachbarter elektroakustischer Wandler im Elektronikmodul der Vorteil der wandlerabstandskleinen Bauweise und der damit verbundenen hohen Empfangs- und/oder Sendefrequenz der Unterwasserantenne realisierbar.at an alternative training of the acoustic section would be possible, the not to integrate two converters in the electronics module, but to be arranged separately on both sides of the electronic module. Also then it would be by combining the channels of two adjacent electroacoustic transducers in the electronic module, the advantage of the converter distance small construction and the associated high receive and / or transmit frequency the underwater antenna feasible.
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