KR20090086576A - Acoustic underwater antenna - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 청구항 1의 전제부에 규정된 일반적인 유형의 음향 수중 안테나에 관한 것이다. The present invention relates to an acoustic underwater antenna of the general type defined in the preamble of claim 1.
해양 진동 스트리머라고 칭하고 예인식 배열 안테나(towed-array antenna)의 음향부를 형성하는 공지된 하나의 수중 안테나(독일 특허 제42 08 178 A1호)는 2개의 견인 케이블과 몰딩을 갖는 스켈레톤을 구비하고, 몰딩은 견인 케이블의 길이 방향으로 서로 이격되어 배치되고, 2개의 견인 케이블 상에 축방향으로 이동될 수 없도록 고정되며, 2개의 견인 케이블은 몰딩의 반대측에서 직경 방향으로 연장된다. 스켈레톤은 안테나 케이싱 내로 인입되는데, 안테나 케이싱은 탄성의 가요성 튜브 형태이고, 각 몰딩의 몰딩 재킷은 2개의 환형 스트립을 매개로 지지되며, 환형 스트립은 축방향으로 이격되어 있고 안테나 케이싱 및/또는 가요성 튜브의 내벽에서 개방셀 PU 폼으로 구성된다. 단일의 수중 청음 장치에 의해 제공되는 전자음향 트랜스듀서가 각 몰딩의 중앙 구멍홀 내에 삽입되고 개방셀 폼으로 구성되는 슬리브에 의해 둘러싸인다. 각 트랜스듀서는 가요성 튜브 내측의 몰딩을 통과하는 전기 라인에 연결된다. 전기 라인은 전기 트랜스듀서 출력 신호의 신호 처리를 위한 전자 조립체에 이르게 된다. 증폭 및 디지털화되고 간섭이 제거된 출력 신호가 각 전자 조립체(채널이라고도 함)의 출력부에서 생성된다. 가요성 튜브는 일단부가 폐쇄되고 액체로 충전되어 있다. 몰딩은 가요성 튜브의 치수 안정성, 즉 가요성 튜브 내의 트랜스듀서를 위한 것으로서 축방향으로 이동될 수 없는 홀더의 치수 안정성을 제공하도록 사용되어, 가요성 튜브 내의 액체 유동을 감쇠하고, 이에 따라 트랜스듀서에서 간섭 신호를 감소시킨다. One known underwater antenna (German Patent No. 42 08 178 A1), called a marine vibration streamer and forming the acoustical part of a towed-array antenna, has a skeleton with two traction cables and moldings, The moldings are arranged spaced apart from each other in the longitudinal direction of the traction cable, and are fixed such that they cannot be moved axially on the two traction cables, the two traction cables extending radially on the opposite side of the molding. The skeleton is drawn into the antenna casing, where the antenna casing is in the form of an elastic flexible tube, the molding jacket of each molding is supported via two annular strips, the annular strips being axially spaced and the antenna casing and / or flexible It consists of open cell PU foam on the inner wall of the tube. An electroacoustic transducer provided by a single hydroacoustic device is inserted into the center hole of each molding and surrounded by a sleeve consisting of an open cell foam. Each transducer is connected to an electrical line through a molding inside the flexible tube. The electrical line leads to an electronic assembly for signal processing of the electrical transducer output signal. Amplified, digitized, and interference-free output signals are generated at the output of each electronic assembly (also called a channel). The flexible tube is closed at one end and filled with liquid. Molding is used to provide the dimensional stability of the flexible tube, ie the dimensional stability of the holder as it is for the transducer in the flexible tube, which cannot be moved axially, thus damping liquid flow in the flexible tube and thus Reduce the interference signal at
견인식 배열 안테나의 경우에, 내압 하우징 내에 전자 조립체를 패키징하고 전자 조립체를 수중 안테나 내에, 즉 견인식 배열 안테나의 음향부 내에 트랜스듀서와 함께 배치하는 데에 매우 최근에 변화가 이루어졌다. 이 경우에, 채널을 형성하는 전자 조립체는 공간 관점에서 하나의 트랜스듀서와 관련되며, 이러한 방식에서 하나의 트랜스듀서와 하나의 전자 하우징은 수중 안테나의 길이 방향으로 서로 번갈아 뒤를 잇는다. 일례로서, 한가지 그러한 견인식 배열 안테나가 독일 특허 제198 11 335 C1호에 개시되어 있다. 이 공보에서는, 수중 청음 장치와 전자 모듈이 안테나 케이싱을 충전하는 겔 바디 내에 번갈아 앞뒤로 하나 이상의 열로 배치된다. 이 구성에 있어서는, 한편으로는 전자 하우징을 수용해야 하고, 다른 한편으로는 전기 라인 및 케이블의 긴장 경감을 위해 자유 공간이 제공되어 하는 적절한 길이 방향 거리가 인접한 트랜스듀서들 사이에 필요하고, 이에 따라 무한으로 작게 될 수 없다. 트랜스듀서들 사이의 길이 방향 거리는 지향성을 만들기 위하여 음향부에서 수중 안테나의 수신 주파수나 전송 주파수에 부합되기 때문에, 수중 안테나의 수신 주파수나 전송 주파수는 목적이 지향성의 단일의 메인 로브(lobe)를 통한 전송 또는 수신을 보장하는 것인 경우에 상한이 있다. In the case of a towed array antenna, very recent changes have been made in packaging the electronic assembly in a pressure resistant housing and placing the electronic assembly together with the transducer in the underwater antenna, ie in the acoustic section of the towed array antenna. In this case, the electronic assembly forming the channel is associated with one transducer from a spatial point of view, in which one transducer and one electronic housing alternate with one another in the longitudinal direction of the underwater antenna. As one example, one such towed array antenna is disclosed in German Patent No. 198 11 335 C1. In this publication, the hydroacoustic device and the electronic module are alternately arranged one or more rows back and forth within the gel body filling the antenna casing. In this configuration, an appropriate longitudinal distance is required between adjacent transducers, on the one hand, which must accommodate the electronic housing, and on the other hand, free space is provided for reducing the tension of the electric lines and cables. It cannot be made infinitely small. Since the longitudinal distance between the transducers corresponds to the receiving or transmitting frequency of the underwater antenna at the acoustic section to create the directivity, the receiving or transmitting frequency of the underwater antenna is intended to be directed through a single main lobe of purpose. There is an upper limit if it is to guarantee transmission or reception.
공지된 하나의 트랜스듀서 모듈(독일 특허 제196 12 503 A1호)은 서로 격리되어 있는 2개의 트랜스듀서와, 트랜스듀서들 사이에 배치되고 반사재와 흡수재로 구성되는 격리벽과, 2개의 트랜스듀서에 의해 수신되는 신호가 전송을 위해 증폭 및 디지털화되는 전자 회로를 구비한다. 트랜스듀서 요소, 격리벽 및 전자 회로는 원통형 형태로 배치되고 폴리우레탄이 봉입되어 있다. 격리벽은 T 프로파일을 갖고 2개의 트랜스듀서 요소가 격리벽의 중앙 웹의 좌우측에 배치되도록 트랜스듀서 요소와 전자 회로를 서로 격리시키며, 전자 회로는 격리벽의 측방향 웹 위에 배치된다. 격리벽은 2개의 트랜스듀서 요소의 음향 음영을 달성하고, 그러한 방식에서 각 트랜스듀서 요소는 오직 격리벽의 전면에서 반구체로부터 음파를 수신한다. One known transducer module (German Patent No. 196 12 503 A1) consists of two transducers isolated from each other, an isolation wall disposed between the transducers and composed of a reflector and an absorber, and two transducers. And electronic circuitry in which the signal received by is amplified and digitized for transmission. The transducer element, the isolation wall and the electronic circuit are arranged in a cylindrical shape and filled with polyurethane. The isolation wall has a T profile and isolates the transducer element and the electronic circuit from each other such that the two transducer elements are disposed on the left and right sides of the central web of the isolation wall, and the electronic circuit is disposed over the lateral web of the isolation wall. The isolation wall achieves the acoustic shading of the two transducer elements, in which way each transducer element receives sound waves from the hemisphere only in front of the isolation wall.
본 발명은 안테나 케이싱의 길이 방향으로 서로 뒤를 잇는 전자음향 트랜스듀서들 사이에서 안테나 케이싱 내에 필요한 공간이 작게 유지될 수 있도록 수중 안테나의 물리적 형태를 설계하는 목적을 기초로 한다. The present invention is based on the object of designing the physical form of an underwater antenna such that the space required in the antenna casing can be kept small between the electroacoustic transducers which are following each other in the longitudinal direction of the antenna casing.
본 발명에 따르면, 이 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1.
본 발명에 따른 수중 안테나는 매 경우에 전자 모듈을 형성하기 위해 인접한 트랜스듀서와 관련되는 2개의 전자 조립체의 조합의 결과로서 트랜스듀서 체인에서 매 하나 걸러의 트랜스듀서 다음에 빈 공간이 존재하고, 이 빈 공간은, 예컨대 권취될 때에 수중 안테나의 가요성을 증가시키고, 예컨대 전기 라인 및 케이블이 지나가게 함으로써 이들을 위한 긴장 경감에 사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 전자 모듈과 관련된 트랜스듀서 쌍의 2개의 트랜스듀서 간의 격리 거리는 전자 모듈의 수용에 완벽하게 활용될 수 있고 전자 모듈의 적절한 설계 형태에 의해 최소화될 수 있다. 다시, 트랜스듀서드 간에 최소화될 수 있는 격리 거리로 인해, 수중 안테나의 작동 주파수(전송 주파수 및/또는 수신 주파수)가 보다 높은 주파수쪽으로 변동될 수 있고, 그래이팅 로브(grating lobe)를 피하면서 10 kHz보다 훨씬 높은 주파수로 작동 주파수의 단하나의 주방향에서의 명백한 전송 또는 그 주방향으로부터의 명백한 수신을 위해 지향성이 제공될 수 있다. 견인 케이블 상에서 축방향으로 이동될 수 없도록 안테나 케이싱 상에 지지되는 몰딩으로서의 전자 모듈의 설계 및 그 고정은 그렇지않으면 트랜스듀서에 사용되는 비용 증가적인 음파 투과성 홀더를 절약할 뿐만 아니라 그러한 홀더의 부재로 인해 안테나 케이싱의 길이 방향으로 공간을 생성한다. 동시에, 그 결과로 안테나 케이싱이 보강된다. Underwater antennas according to the invention are in each case an empty space after every other transducer in the transducer chain as a result of the combination of two electronic assemblies associated with adjacent transducers to form an electronic module, Vacant space has the advantage that it can be used to reduce the tension for them, for example by increasing the flexibility of the underwater antennae when winding up, for example by passing electrical lines and cables. The isolation distance between two transducers of a pair of transducers associated with the electronic module can be fully utilized for accommodating the electronic module and minimized by proper design of the electronic module. Again, due to the isolation distance that can be minimized between the transducers, the operating frequency (transmit frequency and / or receive frequency) of the underwater antenna can fluctuate towards higher frequencies, avoiding grating lobes at 10 kHz Directivity can be provided for explicit transmission in only one main direction of the operating frequency or clear reception from that main direction at much higher frequencies. The design and fixing of the electronic module as a molding supported on the antenna casing so that it cannot be moved axially on the towing cable not only saves the costly sonic permeable holder used for the transducer, but also due to the absence of such holder Create a space in the longitudinal direction of the antenna casing. At the same time, the antenna casing is reinforced as a result.
본 발명의 유리한 발전 및 개량과 함께 본 발명에 따른 수중 안테나의 유리한 실시예가 추가 청구항들에 특정되어 있다. Advantageous embodiments of the underwater antenna according to the invention together with advantageous developments and improvements of the invention are specified in further claims.
본 발명의 한가지 유리한 실시예에 따르면, 전자 모듈은 유리하게는 원주 스트립, 바람직하게는 축방향 격리 거리를 두고 원주 방향으로 배치되고 플라스틱으로 구성되는 2개의 스트립을 매개로 안테나 케이싱 상에 지지된다. 이들 플라스틱 스트립으로 인해 안테나 케이싱과 전자 모듈 간에, 특히 이들 위에 지지되는 트랜스듀서들 간에 음향 분리가 이루어진다. 플라스틱 스트립이 개공 PU 폼으로 제조되면, 초기에 설명한 공지된 몰딩과 같은 전자 모듈이 일반적으로 일단부가 폐쇄되고 액체가 채워진 안테나 케이싱 내의 액체 유동을 감쇠하는 데에 사용될 수 있는 동시에, 트랜스듀서에서 간섭 신호를 감소시키도록 사용될 수 있다. According to one advantageous embodiment of the invention, the electronic module is advantageously supported on the antenna casing via two strips of circumferential direction and consisting of plastic, preferably at circumferential strips, preferably axially isolated. These plastic strips result in acoustic separation between the antenna casing and the electronic module, in particular the transducers supported on them. If the plastic strip is made of open PU foam, an electronic module, such as the known molding described earlier, can generally be used to dampen liquid flow in an antenna casing with one end closed and filled with liquid, while at the same time interfering with the transducer It can be used to reduce.
본 발명의 한가지 유리한 실시예에 따르면, 각 전자 모듈은 전자 부품이 끼워지고 모듈 축선에 대해 횡방향으로 정렬되는 2개 이상의 인쇄 회로를 구비하고, 각 인쇄 회로에는 외측을 향하는 경계면에 하나의 트랜스듀서가 끼워진다. 이러한 전자 모듈의 제조 설계는 매우 짧은 물리적 축방향 길이를 가능하게 하고, 이에 따라 트랜스듀서들 간에 매우 짧은 거리의 가능성을 허용하여 고주파수의 수중 안테나를 제조한다. 전자 부품들이 부품 장착형 인쇄 회로 상에 직접 놓이는 표면 실장 소자 기술을 이용하여 설계되고 수중 안테나의 길이 방향 축선에 대해 횡방향으로 정렬되는 인쇄 회로 집합체는 전자 모듈의 축방향 길이를 더 감소시킬 수 있게 할 뿐만 아니라 보다 깊은 수중 깊이에서 수중 안테나를 사용하도록 전자 모듈이 충분한 내압성을 갖게 한다. According to one advantageous embodiment of the invention, each electronic module has at least two printed circuits in which the electronic components are fitted and are laterally aligned with respect to the module axis, each printed circuit having one transducer at an outwardly facing interface. Is fitted. The manufacturing design of such electronic modules allows for very short physical axial lengths, thus allowing the possibility of very short distances between the transducers to produce high frequency underwater antennas. Printed circuit assemblies that are designed using surface-mount device technology, in which electronic components are placed directly on component-mounted printed circuits, and aligned laterally with respect to the longitudinal axis of the underwater antenna, can further reduce the axial length of the electronic module. In addition, the electronic modules have sufficient voltage resistance to use underwater antennas at deeper underwater depths.
부품 장착형 인쇄 회로 상의 전자 조립체들 간의 전기 연결은 모듈 하우징 내에서 공간 절약형 설치를 위해 가요성이 있도록 설계된다. 소위 강연성 인쇄 회로가 유리하게 사용되고, 이 인쇄 회로는 집합체를 위한 적어도 2개의 강성 인쇄 회로와, 분리 불가능한 가요성 케이블의 형태이며 기계적으로 견고하게 연결되는 가요성 도체 트랙 연결부를 구비한다. Electrical connections between electronic assemblies on component-mounted printed circuits are designed to be flexible for space-saving installation within the module housing. So-called ductile printed circuits are advantageously used, which have at least two rigid printed circuits for the assembly and flexible conductor track connections in the form of inseparable flexible cables and which are mechanically rigidly connected.
본 발명의 유리한 실시예에 따르면, 부품 장착형 인쇄 회로는 견인 케이블과 전기 라인 및 케이블이 통과하도록 경계 에지에서 원주에 걸쳐 분포 배치되는 홈형 절취부를 갖는다. 부품 장착형 인쇄 회로는 2개의 하우징 절반부로 구성되고 일단부가 개방되어 있는 모듈 하우징에서 서로 축방향으로 이격되어 있는 홈 내에 에지가 유지된다. 전자 모듈의 이 설계 형태로 인해, 안테나 케이싱의 내벽에 지지되고 견인 케이블과 트랜스듀서 쌍을 갖는 전자 모듈로 구성되는 스켈레톤이 생기고, 이 경우에, 트랜스듀서 쌍을 갖는 개별적인 전자 모듈은 나머지 전자 모듈 또는 전체 스켈레톤을 분해하는 일없이 견인식 배열 안테나의 조립 및 분해에 유리한 방식으로 스켈레톤 내에 삽입되거나 스켈레톤으로부터 인출될 수 있다. 더욱이, 인장을 받는 수중 안테나의 비틀림이 견인 케이블의 배치에 의해 제한될 수 있다. According to an advantageous embodiment of the invention, the component-mounted printed circuit has grooved cutouts arranged circumferentially at the boundary edges for the traction cables and the electrical lines and cables to pass through. The component-mounted printed circuit consists of two housing halves and retains edges in grooves axially spaced from each other in the module housing, one end of which is open. This design of the electronic module results in a skeleton composed of an electronic module supported on the inner wall of the antenna casing and having a traction cable and a transducer pair, in which case the individual electronic modules with the transducer pair are The skeleton may be inserted into or withdrawn from the skeleton in a manner that is advantageous for assembly and disassembly of the towed array antenna without disassembling the entire skeleton. Moreover, the torsion of the tensioned underwater antenna can be limited by the placement of the traction cable.
본 발명의 한가지 유리한 실시예에 따르면, 전자 모듈에서 각 트랜스듀서 쌍의 트랜스듀서는 모듈 축선 상에 놓인다. 트랜스듀서 신호로부터 형성되는 지향성은 도처에서 수평 방향으로 좁은 빔 각도를 갖는다. 그러나, 이와 같은 수중 안테나를 이용하여 탐색되는 목표의 위치는 모호한데, 그 이유는 탐색된 목표가 안테나 케이싱의 길이 방향 축선의 우현 또는 좌현에 있는 지를 구별하는 것이 불가능하기 때문이다. According to one advantageous embodiment of the invention, the transducer of each transducer pair in the electronic module lies on the module axis. The directivity formed from the transducer signal has a narrow beam angle everywhere in the horizontal direction. However, the position of the target searched using such an underwater antenna is ambiguous because it is impossible to distinguish whether the searched target is in the starboard or port of the longitudinal axis of the antenna casing.
본 발명의 한가지 변경예에 따르면, 모든 트랜스듀서는 부품 장착형 인쇄 회로 상에 반경 방향 격리 거리를 두고 모듈 축선에 대해 배치된다. 안테나 케이싱의 길이 방향으로 서로의 뒤를 잇는 트랜스듀서는 임의의 원하는 크기를 갖고 확률적으로 한정되는 원주 각도를 통해 서로에 대해 오프셋된다. 트랜스듀서 설계가 독일 특허 제44 45 549 C1호에 기술된 것과 같은 방식으로 처리되면, 이로 인한 수중 안테나는 견인식 배열 안테나의 일측만을 향하는 지향성을 갖는다. According to one variant of the invention, all transducers are arranged with respect to the module axis with radial isolation distances on the component mounted printed circuit. Transducers that are next to each other in the longitudinal direction of the antenna casing are offset relative to each other through a randomly defined circumferential angle with any desired size. If the transducer design is handled in the same manner as described in German Patent No. 44 45 549 C1, the resulting underwater antenna has directivity towards only one side of the towed array antenna.
본 발명의 한가지 유리한 실시예에 따르면, 각 전자음향 트랜스듀서는 모듈 축선으로부터 동일한 반경 방향 거리에 배치되고 모듈 하우징의 외측에서 서로에 대해 동일한 원주 각도를 통해 오프셋되는 3개의 전방향성 트랜스듀서 요소를 구비한다. 각 트랜스듀서 요소는 바람직하게는 음향 청음 장치이다. 예컨대, 배향 센서에 의해 검출될 수 있는 음향 청음 장치의 순간적인 배향에 따라, 매 경우에 3개의 트랜스듀서 요소들 중 2개로부터의 출력 신호들은 적절한 시간 지연 요소를 통과한 후에 조합되어 전자음향 트랜스듀서의 출력 신호를 형성하는데, 이 출력 신호는 심장형 지향성을 갖는 트랜스듀서에 대응한다. 모든 전자음향 트랜스듀서로부터의 출력 신호는 주 수신 방향이 각각 견인식 배열 안테나의 일측을 향하는 지향성을 형성하도록 사용되어, 명백한 위치 결과를 생성한다. 전자 음향 트랜스듀서의 3개의 트랜스듀서 요소로부터의 출력 신호들의 신호 조합은 예컨대 독일 특허 제31 51 028 A1호의 도 9에 설명되어 있다. According to one advantageous embodiment of the invention, each electroacoustic transducer has three omni-directional transducer elements disposed at the same radial distance from the module axis and offset through the same circumferential angle with respect to each other outside the module housing. do. Each transducer element is preferably an acoustic listening device. For example, depending on the instantaneous orientation of the acoustic listening device that can be detected by the orientation sensor, in each case the output signals from two of the three transducer elements are combined and then combined after passing through the appropriate time delay element. It forms the output signal of the transducer, which corresponds to a transducer with cardiac directivity. The output signals from all the electroacoustic transducers are used to form a directivity in which the main receiving direction is directed towards one side of the towed array antenna, respectively, producing an apparent position result. The signal combination of the output signals from the three transducer elements of the electroacoustic transducer is described, for example, in FIG. 9 of
도 1은 수상선(surface vessel)에 의해 견인되는 견인식 배열 안테나의 측면도.1 is a side view of a towed array antenna towed by a surface vessel;
도 2는 전개된 수직 안테나의 측면도.2 is a side view of the deployed vertical antenna;
도 3은 도 1에 도시된 견인식 배열 안테나 또는 도 2에 도시된 수직 안테나의 음향부의 음향 섹션의 길이 방향 섹션의 상세도.3 is a detail view of the longitudinal section of the acoustic section of the acoustic section of the towed array antenna shown in FIG. 1 or the vertical antenna shown in FIG.
도 4는 도 3의 상세부(Ⅲ)의 확대도로서 전자 모듈이 길이 방향으로 절취되어 있다. 4 is an enlarged view of the detailed part III of FIG. 3, and the electronic module is cut in the longitudinal direction.
도 5는 도 4의 전자 모듈의 페이퍼의 평면 상에 배치되는 부품 장착형 인쇄 회로의 평면도.5 is a plan view of a component-mounted printed circuit disposed on the plane of the paper of the electronic module of FIG. 4.
도 6은 설치 위치에 끼워진 부품 장착형 인쇄 회로를 도 5의 화살표 방향 (Ⅵ)에서 본 도면.Fig. 6 is a view of the component-mounted printed circuit inserted in the installation position in the direction of arrow VI in Fig. 5;
도 7은 추가의 바람직한 실시예에 따른, 도 5의 도면과 동일한 도면.7 is the same view as in FIG. 5, according to a further preferred embodiment;
이하, 본 발명을 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 이하의 문맥에서 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail in the following context with reference to a preferred embodiment shown in the drawings.
도 1에서 견인식 배열 안테나(10)에 통합되고 도 2에서 수직 안테나(11)에 통합되는 수중 안테나는 매 경우에 전기 음향 트랜스듀서에 끼워지는 안테나(10, 11)의 세장형 음향부(12)를 가요성 튜브의 형태로 보여준다. 바람직한 양 실시예에 있어서, 음향부(12)는 수중에서 전파되는 음파의 수신을 위한 수신 안테나의 형태이다. 음향부(12)가 또한 음파의 전송을 위해 사용될 수 있음은 물론이다. 음향부(12)는 커플링(13)을 매개로 서로 분리 가능하게 연결되는 복수 개의 음향 섹션(121)으로 구성된다. The
도 1에 개략적으로 도시된 견인식 배열 안테나(10)의 경우에, 음향부(12)는 견인 케이블(15)에 감쇠 모듈(14)을 매개로 부착되고, 견인 케이블은 감쇠 모듈(14)로부터 멀리 있는 단부가 드럼(17)에 고정되며, 드럼은 구동 가능하고 선박(16) 위에 배치된다. 추가의 감쇠 모듈(18)이 음향부(12)의 타단부에 부착되고, 음향부(12)로부터 멀리 있는 단부에 견인 브레이크(19)가 작용한다. 견인식 배열 안테나(10)는 수중으로 전개되고 드럼(17)에 의해 회수된다. 선박(16)은 수상선 또는 수중선, 예컨대 잠수함일 수 있다. In the case of the towed
도 2에 개략적으로 도시된 수직 안테나(11)의 경우에, 커플링(13)을 매개로 서로 끼워지는 음향부(12)의 음향 섹션(121)은 한번 더 각각의 감쇠 모듈(14, 18)에 단부가 부착된다. 감쇠 모듈(14)은 부력체(20)에 연결되고, 감쇠 모듈(18)은 안정화 핀(22)과 밸러스트 웨이트(23)를 구비한 안정화 요소(21)에 연결된다. 음향부(12)는 전기 케이블(24) 또는 광 도파관을 매개로 정박한 선박(16)에 통합된 중앙 센터에 연결되거나 무선으로 평가 유닛에 접속된다. In the case of the
도 3은 부분적으로 길이 방향 섹션 형태인 음향부(12)의 음향 섹션(121)의 상세부를 도시하고 있다. 음향부(12)의 모든 음향 섹션(121)은 동일하게 구성된다. 음향 섹션(121)은, 예컨대 탄소 섬유 또는 케블라 섬유가 삽입된 폴리우레탄으로 구성되는 탄성의 내변형 가요성 튜브(25)의 형태인 안테나 케이싱을 구비한다. 2개의 지지 또는 견인 케이블(26, 27)과, 축방향으로 이동될 수 없도록 견인 케이블(26, 27)에 부착되는 전자 모듈(28)을 구비하는 스켈레톤이 가요성 튜브(25) 내로 인입된다. 전자 모듈(28)은 가요성 튜브(25)의 형태를 안정화시키기 위한 몰딩의 형태이고, 트랜스듀서(29; 도 4)와 이 트랜스듀서(29)로부터의 전기 출력 신호의 신호 처리용 전자 조립체를 수용하도록 사용된다. 이 경우에, 각 트랜스듀서(29)는 실질적으로 작동 증폭기, 필터, 샘플 앤 홀드 회로 및 A/D 컨버터 또는 시그마-델타 A/D 컨버터를 수용하는 관련 전자 조립체를 갖는다. 증폭 및 디지털화되고 간섭이 제거된 출력 신호가 각 전자 조립체(채널이라고도 함)의 출력부에서 생성된다. 채널은 견인식 배열 안테나(10) 또는 수직 안테나(11)를 통과한 전기 라인(31)에 연결되어 선박에 배치된 전자 제어 센터 또는 무선 전송 경로에 이른다. 가요성 튜브(25)는 커플링(13)에서 폐쇄되고, 전기 절연 물질, 예컨대 겔 또 는 오일로 충전된다. 각 트랜스듀서(29)는 단일의 음향 청음 장치에 의해 제공된다. 3 shows details of the
도 4는 길이 방향 섹션 형태의 전자 모듈(28) 중 하나를 상세히 도시하고 있다. 각 전자 모듈(28)은 2개의 하우징 절반부를 구비하고 단부가 개방된 원형 단면을 갖는 모듈 하우징(32)을 갖는다. 2개의 하우징 절반부는 2개의 반원형 하우징 쉘(321, 322)에 의해 형성되고, 이 쉘의 에지는 서로의 위에 놓여 원통형 모듈 하우징(32)을 생성한다. 모듈 하우징(32)은 가요성 튜브(25)의 내벽에서 서로 축방향으로 이격된 모듈 하우징(32) 둘레에서 연장되는 2개의 플라스틱 스트립(33)을 매개로 지지되어, 형태의 안정성을 보장한다. 플라스틱 스트립(33)은 모듈 하우징(32)의 외측 재킷 내에서 서로 축방향으로 이격된 2개의 환형 홈(43) 내로 삽입되고 모듈 하우징(32)을 지나서 반경 방향으로 돌출되며, 그 결과로 모듈 하우징(32)가 가요성 튜브(25) 사이에 환형 간극이 유지된다. 플라스틱 스트립(33)은 개공 또는 개방셀 PU 폼으로 구성되고 가요성 튜브(25)와 모듈 하우징(32) 사이의 음향 분리를 위한 감쇠 요소로서 작용한다. 4 details one of the
2개의 트랜스듀서(29)는 모듈 하우징(32) 내에 수용되고 전자 모듈(28)의 상호 외면하고 있는 모듈면 상에 이격된 상태로 유지된다. 각 트랜스듀서(29)는 트랜스듀서(29) 또는 트랜스듀서(29)용 채널의 출력 신호를 생성하는 관련 전자 조립체를 갖고 있어, 전자 모듈(28)에는 2개의 채널이 형성된다. 각 전자 조립체는 하나 이상의 부품 장착형 인쇄 회로(35)를 구비한다. 부품 장착형 인쇄 회로(35)는 서로 축방향으로 이격되어 배치되고 모듈 축선에 대해, 이에 따라 음향 섹션(121) 의 축선에 대해 측방향으로 정렬되어 모듈 하우징(32) 내에 고정된다. 이를 위해, 부품 장착형 인쇄 회로(35)는 에지가 환형 홈(36) 내에 결합되는데, 환형 홈은 서로 축방향으로 이격된 상태로 2개의 하우징 쉘(321, 322)의 내벽 내로 도입되고 모듈 하우징(32)에서 360°원주이다. 2개의 부품 장착형 인쇄 회로(35)는 전자 모듈(28) 내에서 외측에 배치되어 각각 트랜스듀서(29) 중 하나에 끼워진다. The two
설명한 바람직한 실시예에서는, 총 4개의 부품 장착형 인쇄 회로(35)가 모듈 하우징(32) 내에 마련되어 있다. 매 경우에 전자 조립체들 중 하나는 2개의 부품 장착형 인쇄 회로(35)에 의해 제공되고, 인쇄 회로는 외측 경계면에 배치된 트랜스듀서(29)와 관련된다. 부품 장착형 인쇄 회로(35)는 가요성 스트립에 통합된 도체 트랙에 의해 기계적으로 분리 불가능하게 전기 연결된다. 부품 장착형 인쇄 회로(35)에 배치되는 전자 조립체의 개별적인 부품(38)이 도 4에 개략적으로 지시되어 있다. 이들 부품은 표면 실장된 소자로서 인쇄 회로 상에 직접 놓인다. 전자 모듈(28) 내에서 가요성 도체 트랙 연결부를 갖는 부품 장착형 인쇄 회로(35)의 개수는 물론 변경될 수 있다. In the preferred embodiment described, a total of four component mounted printed
도 5는 가요성 도체 트랙 스트립(39)에 의한 연결부를 갖는 4개의 부품 장착형 인새 회로(35)를 구비하는 부품 장착형 강연성(rigid-flexi) 인쇄 회로의 평면도를 모듈 하우징(32) 내에 끼워지기 전의 상태로 도시하고 있다. 양면에 부품이 장착되어 있는 4개의 인쇄 회로(35)에서, 2개의 인쇄 회로 쌍의 끼워지는 위치(도 4 및 6)에서 서로 반대측에 있는 표면들을 매 경우에 볼 수 있다. 2개의 트랜스듀서(29)는 외측에 있는 2개의 부품 장착형 인쇄 회로(35)에 배치된다. 각 트랜스듀 서(29)는 각각의 부품 장착형 인쇄 회로(35)의 중앙에 배치되는 단일의 음향 청음 장치의 형태이고, 그러한 방식에서 모든 음향 청음 장치는 가요성 튜브(28)의 길이 방향 축선 상에 놓인다. 양면에 부품(38)이 끼워진 인쇄 회로(35)가 전자 조립체를 구성한다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 부품 장착형 인쇄 회로(35)는 가요성 도체 트랙 스트립에 의해 서로 연결된다. 이 방식으로 생성된 부품 장착형 인쇄 회로의 체인이 모듈 하우징(32) 내에 설치되고, 부품 장착형 인쇄 회로(35)는 서로에 대해 직접적으로 가압되어 도 6에서 알 수 있는 바와 같이 도체 트랙 스트립(39)이 외측을 향해 만곡된다. 이 경우에, 도 6은 도 4의 도시에 비해 90°회전된 구조를 도시하고 있다. 5 shows a top view of a component-mounted rigid-flexi printed circuit with four component-mounted in-
부품 장착형 인쇄 회로(35)가 모듈 하우징(32) 내에 끼워진 후에 절취부가 서로 축방향으로 정렬되도록 부품 장착형 인쇄 회로(35)의 에지에 복수 개의 절취부(40, 41, 42)가 통합된다. 이 경우에, 서로 직경 방향으로 반대측에 배치된 2개의 절취부(40, 41)는 견인 케이블(26, 27)이 전자 모듈(28)을 통과하게 하는 데에 사용되고, 다른 절취부(42)는 전자 모듈(28)의 채널의 연결을 위해 전기 라인(31)이 통과하는 데에 사용된다. After the component-mounted printed
음향 섹션(121)의 조립 중에, 각 전자 모듈(28)이 2개의 견인 케이블(26, 27)에 후크식 체결되고 전자 모듈(28)의 각 채널이 전기 라인(31)에 연결되도록 스켈레톤이 생성된다. 이를 위해, 견인 케이블(26, 27)은 전자 모듈(28)의 부품 장착형 인쇄 회로(35)에서 절취부(40, 41) 내에 삽입되고 전기 라인(31)은 절취부(42) 내에 삽입된다. 이어서, 모듈 하우징(32)은 2개의 하우징 쉘(321, 322)을 상하로 배치함으로써 폐쇄되는데, 부품 장착형 인쇄 회로(35)의 에지는 하우징 쉘(321, 322)의 홈(36) 내에 맞물리는 방식으로 결합된다. 모듈 하우징(32)은 이 모듈 하우징에 끼워지는 2개의 원주 플라스틱 스트립(33)을 구비하는데, 이 스트립은 모듈 하우징(32)의 상부면에 있는 환형 홈(43) 내에 삽입된다. 모든 전자 모듈(28)은 견인 케이블(26, 27) 상의 모듈 하우징(32)을 매개로 축방향으로 이동될 수 없도록 고정되지만, 이것은 도 4에 보다 상세히 도시되어 있지 않다. 전자 모듈(28) 간의 축방향 격리 거리는 스켈레톤에서 2개의 연속적인 전자 모듈(28)의 상호 대면하는 트랜스듀서(29)들 간의 축방향 격리 거리가 전자 모듈(28)에 합체된 2개의 트랜스듀서(29) 간의 트랜스듀서 격리 거리와 동일하도록 선택된다. 2개의 인접한 전자 모듈(28) 사이의 빈 공간(44)은 빈 공간에 전기 라인의 경로가 있게 함으로써 전기 라인(31)의 긴장 경감에 사용되어, 다음의 전자 모듈(28)에서 전자 모듈(28)의 부품 장착형 인쇄 회로(35)에 있는 물리적으로 상이하게 배치된 절취부(42) 내에 전기 라인이 배치된다. 일례로서, 도 4에 도시된 바람직한 실시예는 이 상황에서 연속적인 전기 모듈(28)에서 알 수 있는 전기 라인(31)이 부품 장착형 인쇄 회로(35)에서 서로 직경 방향으로 반대측에 있는 절취부(42)에서 연장되는 것을 보여준다. During assembly of the
전자 모듈(34)을 제공하도록 사용되는 부품 장착형 인쇄 회로(35)의 개수와, 인쇄 회로 간의 축방향 격리 거리, 달리 말해서 모듈 하우징(32)의 크기가 또한 변경될 수 있기 때문에, 하나의 전자 모듈(28)에 관련된 2개의 트랜스듀서(29) 간의 격리 거리는 음향 섹션(121)의 전송 또는 수신 주파수에 대응하도록 선택될 수 있 고, 또한 음향 섹션(121)의 수신 주파수가 보다 높은 주파수 범위로 변경될 수 있도록 충분히 작을 수 있다. 이어서, 2개의 전자 모듈(28) 간의 격리 거리는 전자 모듈(28)에 합체된 2개의 트랜스듀서(29) 간의 격리 거리에 대응하도록 선택되어야 하며, 그러한 방식에서 음향 섹션(121)의 모든 트랜스듀서(29)는 동일한 축방향 거리 만큼 서로 격리된다. Since the number of component-mounted printed
음향 섹션(121)의 한가지 변경예에 있어서, 트랜스듀서(29)는 도 3 및 4에 도시된 바람직한 실시예의 경우에서처럼 가요성 튜브(25)의 길이 방향 축선 상에 배치되지만, 개별적인 전자 모듈(28)의 2개의 외측 부품 장착형 인쇄 회로(35)에 길이 방향 축선으로부터 반경 방향 거리에 배치된다. 이 경우에, 각 트랜스듀서(29)는 단일의 음향 청음 장치에 의해 형성된다. 음향 섹션(121) 내의 모든 트랜스듀서(29)는 원주 각도를 통해 서로에 대해 오프셋되는데, 오프셋 각도는 상이하고 오프셋 순서는 임의적이다. 이와 같은 음향 섹션(121)은 목표의 위치를 찾을 때에 목표의 좌현 또는 우현 간의 구별을 명백하게 한다. 가요성 튜브(25)를 따라 이와 같이 배치되는 트랜스듀서의 신호 처리가, 예컨대 독일 특허 제44 45 549 C1호에 기술되어 있다. In one variation of the
도 7의 초기 체결 상태의 평면도 형태에서 알 수 있는 전자 모듈(28)의 변경된 강연성 인쇄 회로는, 2개의 외측 부품 장착형 인쇄 회로(35)에 배치된 각 전자음향 트랜스듀서(45)가 인쇄 회로 레벨에서 등변 삼각형의 코너 지점에 배치되는 3개의 전방향성 트랜스듀서 요소(451, 452, 453)를 갖는다는 점에서만 도 5에 도시된 강연성 인쇄 회로와 상이하다. 각 전자음향 트랜스듀서 요소(451, 452, 453)는 음향 청음 장치에 의해 형성된다. 전자 조립체의 부품들은 서로 연결되는 별개의 인쇄 회로 상에 배치되고, 각각 2개의 전자음향 트랜스듀서(45) 중 하나와 관련된다. 또한, 전자 모듈(28)에는 배향 센서(도시 생략)가 합체된다. 하나의 트랜스듀서(45)와 관련되는 각각의 전자 조립체에 있어서, 매 경우에 트랜스듀서 요소(451, 452)의 2개의 트랜스듀서 요소 쌍으로부터의 출력 신호는 트랜스듀서(45)로부터의 출력 신호로서 방출되고, 이 출력 신호는 도 3 내지 6의 바람직한 실시예의 경우에서처럼 전기 라인(31)을 향한 디지털화된 신호로서 출력부를 매개로 보내진다. 트랜스듀서 요소(451, 452)의 각 쌍은 배향 센서로부터의 출력 신호에 의해 제어된다. 이에 따라, 각 전자 조립체는 2개의 출력부 또는 채널을 갖고, 따라서 각 전자 모듈(28)에는 4개의 채널이 형성되고 이 4개의 채널을 매개로 전기 라인(31)에 연결된다. 트랜스듀서 요소의 2개의 쌍은 각각 심장형 지향성을 갖는 하나의 트랜스듀서(45)를 생성하는데, 이 지향성은 트랜스듀서 쌍의 트랜스듀서 요소들 사이의 연결 라인의 일측에 영점을 갖고, 3개의 트랜스듀서 요소 중 2개의 트랜스듀서 요소의 한쌍의 경우에 영점은 연결 라인의 일측으로 지향되고, 3개의 트랜스듀서 요소 중 2개의 트랜스듀서 요소의 다른 쌍의 경우에 영점은 연결 라인의 타측으로 지향된다. 전자 모듈(28)의 2개의 상호 외면하는 단부면 상의 전자음향 트랜스듀서(45)와 같은 구성은 목표의 위치를 결정할 때에 좌현 위치와 우현 위치 간을 명백하게 구별할 수 있게 한다. 트랜스듀서 쌍으로부터의 출력 신호의 신호 처리를 위한 바람직한 실시예는 독일 특허 제31 51 028 A1호(도 9)에 설명되어 있다. In the modified ductile printed circuit of the
음향 섹션의 한가지 변경예에 있어서, 2개의 트랜스듀서를 전자 모듈에 통합 하기 보다는 전자 모듈의 양면에 별개로 배치하는 것이 가능하다. 이 경우에, 트랜스듀서들 사이에 짧은 격리 거리를 갖는 설계 이점 및 이와 관련된 수중 안테나의 높은 수신 및/또는 전송 주파수가 2개의 인접한 전자음향 트랜스듀서의 채널의 조합에 의해 달성된다. In one variation of the acoustic section, it is possible to place the two transducers separately on both sides of the electronic module rather than incorporating them into the electronic module. In this case, the design advantage of having a short isolation distance between the transducers and the high reception and / or transmission frequency of the underwater antenna associated with it are achieved by the combination of the channels of two adjacent electroacoustic transducers.
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