NO319303B1 - Slepeantenne for sonarsystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en slepeantenne for et sonarsystem for detektering og/eller posisjonsbestemmelse av lydkilder i vann av den art som er angitt i innledningen til krav 1.

Slike slepeantenner tjener ved et i et slepefartøy installert sonarsystem for detektering og posisjonsbestemmelse av mål for nøyaktig å bestemme innfallsvinkelen til lydbølger, som stråles ut fra mål i vann eller reflekteres av i vann seg befinnende mål. De i det minste to parallelle, følsomme hydrofonstrenger eller -streamere, muliggjør derved en såkalt høyre-/venstre differensiering, dvs. et utsagn om retningen på lydinnfallet ligger styrbord eller babord for slepeantennen.

Ved en som tvillingrekke (Twinarray) kjent slepeantenne av denne art (Joris Janssen Lok, "17-ton ALF heads Dutch sonar tests", Jane's Defence Weekly, 26. mars 1994, side 26 til 31) blir fra slepefartøyet ført ut adskilt to enkelthydrofonstreamere og festet med sin strengbegynnelse med tverravstand fra hverandre via en strekkabel til et slepelegeme, også kalt oter. Slepelegemet, som her opptar sendedelen til det såkalte aktivso-narsystemet blir slept i vann via en ytterligere strekkabel av et slepefartøy. Ved bremse-legemet festet til hver strengende til de to hydrofonstreamerne, hvilke bremselegeme har en forstørret strømningsmotstand og derved frembringer en strekkraft motvirkende ved strengenden i sleperetningen, blir de to hydrofonstreamerne holdt så godt som mulig strukket. Da hver hydrofonstrearner er utrettet fritt bak den fremre strekkabelen i strøm-ningen, er en for høyre-/venstre- forskjellig fordelaktige parallelliteter i begge hydrofonstreamerne, altså en over strenglengden tilstrekkelig konstant tverravstand mellom de to hydrofonstreamerene ikke gitt. Derfor må det anvendes ytterligere kompliserte metoder for å registrere den nøyaktige posisjonen til hydrofonen i øyeblikket for lydinntreff og dermed kunne bestemme nøyaktig lydinnfallsretningen.

Ved en kjent slepeantenne for seismisk undersøkelse i undervannsområder (US 3.414.874, figur 3) er strengene forbundet med hverandre ved deres strengbegynnelse ved hjelp av en kabel og to av de to ytterste strengene i dens strengbegynnelse anordnede oter eller slepelegeme sørger for at ved sleping virker på forbindelseskabelen en tverrkraftkomponent, som holder forbindelseskabelen spent mellom strengbegynnelsene.

Foreliggende oppfinnelse har til oppgave å tilveiebringe en slepeantenne av den innledningsvis nevnte art som er konstruktiv billig og som sikrer en tilnærmet konstant tverravstand mellom akustiske følsomme strenger ved sleping av slepeantennen.

Denne oppgaven løses ved en slepeantenne av den innledningsvis nevnte art hvis karak-teristiske trekk fremgår av krav 1.

Slepeantennen ifølge foreliggende oppfinnelse har den fordelen at ved den stive fikse-ringen av strengbegynnelsen av strengenden til de akustiske følsomme strengene eller streamerene innstiller seg ved sleping av slepeantennen enn god parallellitet mellom de enkelte strengene med over strenglengden tilstrekkelig god tverravstands-konstanthet. Ved forbindelseselementene er det dessuten mulig å anordne for alle strengene en felles strekkabel og en felles slepebremse så vel som felles dempningsmodul i tilordning til strekkabelen på den ene siden og i forhold til slepebremsen på den andre siden, slik at i forhold til tidligere kjente slepeantenner kan det tilveiebringes en innsparing med hensyn til antall komponenter. Derved blir ikke bare kostnadene ved dannelsen av slepeantennen drastisk redusert, men også dens totalvekt reduseres slik at den kan lettere bli ut-satt og tatt inn og håndteringssystemet kan utføres mindre stabilt og dermed lettere. Ved bortfall av multikomponenter, som strekkabel, slepebremse og dempningsmodul, frem-kommer en betydelig innsparings-mulighet med hensyn til fremstillingskostnadene i forhold til tidligere kjente slepeantenner. En god tverravstands konstanthet mellom de akustisk følsomme strengene til slepeantennen medfører også en betydelig reduksjon av tilleggskompleksiteten med hensyn til signalbearbeidelsen for høyre-/venstre-gjenkjen-ning.

Hensiktsmessig utførelsesformer ved slepeantennen og med fordelaktig videreutførelse og utforming av oppfinnelsen fremgår av de ytterligere uselvstendige kravene.

Ifølge en foretrukket utførelse for oppfinnelsen er ved en såkalt tvillingrekke med to akustisk følsomme strenger utrustet slepeantenne anordnet en stabilisator ved hver av tilslutningsgaflene som danner forbindelseselementet for forbindelser av strengbegynnelsen og strengenden til de to strengene, hvilken stabilisator er forsynt med en strøm-ningsgunstig ytre profil. På stabilisatoren, tilordnet strengbegynnelsen er dessuten anordnet strømningslegemer, som er anordnet på deres over- og underside med avstand fra stabilisatoroverflaten akseparallelt til gaffelaksen. Ved hjelp av stabilisatoren utlignes så vel vektoverskudd i området av gaffelen som torsjonsmomenter frembrakt av strekkabelen. Dessuten blir ved hjelp av den bakre stabilisatoren forhindret en dreining av slepeantennen som kan ha til følge at strengene krysser hverandre ved utbringelse av slepeantennen fra slepefartøyet. Formen på stabilisatoren er hydrodynamisk optimalisert. Ifølge en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er hver stabilisator delt langs gaffelaksen i øvre og nedre stabilisatorhalvdeler, som kan settes på ovenfor liggende sider av tilslutningsgaffelen og som er forbindbar med hverandre fortrinnsvis låsbare. Ved denne konstruktive utførelsen av de to stabilisatorene tilveiebringes at ved utbringelse av slepeantennen kan det foretas en hurtig montering og innhenting av slepeantennen og en hurtig demontering slik at stabilisatoren ikke hindrer den vanlige oppviklingen av slepeantennen på en trommel.

Ifølge en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen er mellom strengbegynnelsen og strengenden til hver streng tilordnet på den ene siden, og på den andre siden mellom fremre og bakre forbindelseselement, en dempningsmodul (VIM). Ved hjelp av den fremre dempningsmodulen tilveiebringes en god akustisk avkobling av de akustisk føl-somme strengene i forhold til slag- og vibrasjonsstøy til strekkabelen så vel som i forhold til de fra strekkabelen foransatte slepelegeme eller oter eller de av den fremre tilslutningsgaffelen gående stabilisator frembrakte strømningsstøy og ved den bakre dempningsmodulen tilveiebringes en akustisk avkobling i forhold til slag- og vibrasjonsstøy fra slepebremsen og strømningsstøy fra den til den bakre tilslutningsgaffel festede stabilisator. Dette fører spesielt i lavfrekvensområdet til en betydelig virkning i de fra tvil-lingrekken mottatte nyttesignaler, mens i det høyfrekvente området er anordningen av dempningsmodulen foran det fremre og bak det bakre forbindelseselementet tilstrekkelig for akustiske formål slik at det her ved det mindre antall av dempningsmoduler tilveiebringes en reduksjon i fremstillingskostnaden for slepeantennen.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere ved hjelp av et utførelseseksem-pel med henvisning til tegningen, hvor det er vist et perspektivriss av en slepeantenne for et sonarsystem i eksplosjonsfremstilling.

På figur 1 er utsnittet i perspektivfremstilling av slepeantennen for et sonarsystem for detektering og/eller posisjonsbestemmelse av lydkilden i vann vist med to akustiske føl-somme streamere eller strenger 11, 12, i hvilke er opptatt et flertall av i strengretningen etter hverandre anordnede elektroakustiske omformere, såkalte hydrofoner, som imidler-tid ikke er vist på figuren. De enkelte hydrofonene er på i og for seg kjent måte fast anordnet med konstant avstand fra hverandre i streameren og forbundet via elektriske sig-nal-strømforsyningsledninger med det i slepefartøyet installerte sonarsystem. Ved driftstilstand blir slepeantennen, som på grunn av de to akustisk følsomme streamerne eller strengene 11,12 er betegnet som tvillingrekke, slept etter slepefartøyet mens de ved ikke bruk hentes inn ved hjelp av en vinsj og lagres på en trommel på dekket til slepefartøyet.

De to strengene 11,12 er ved sin strengbegynnelse og sin strengende fastholdt i felles konstant tverravstand ved hjelp av forbindelseselementer, idet den fremre og bakre tverravstanden er like stor. Ved det her beskrevne utførelseseksempelet er forbindelseselementene utført som respektive Y-formede tilslutningsgafler. Den fremre tilslutningsgaffelen, som forbinder de to strengbegynnelsene til strengene 11,12, er betegnet med henvisningstallet 13, og den bakre tilslutningsgaffelen, som forbinder de to strengen-dene til de to strengene 11,12 er betegnet med henvisningstallet 14. Hver tilslutningsgaffel 13,14 har tre tilslutningsender 131,132, 133 henholdsvis 141, 142, 143, som ligger på hjørnepunktene til en likebenet trekant og hvor de to på hypotenushjørnepunktene tilliggende tilslutningsender 131,132, henholdsvis 141,142 opptar strengbegynnelsen henholdsvis strengenden til de to strengene 11,12. I den tredje tilslutningsenden 131 til tilslutningsgaffelen 13 er det ført inn en strekkabel 15, som er forbundet mekanisk eller elektrisk med de to strengene 11, 12. For å dempe strekkreftene som virker på den fremre tilslutningsgaffelen 13 og for å avkoble de to akustiske følsomme strengene 11, 12 fra forstyrrelsesstøy, som oppstår ved sleping av slepeantennen, er anordnet mellom strekkabelen 15 og tilslutningsenden 133 til gaffelen 13 en såkalt dempningsmodul 16, også kalt VIM. Over strekkabelen 15 som er festet til slepefartøyet eller til et av dette slepte slepelegemer, også kalt oter, foregår strømforsyningen til strengene 11, 12 så vel som signalforbindelsen med sonarsystemet. Ved en tredje tilslutningsende 143 til den bakre tilslutningskabelen 14, som er tilordnet strengene til de to strengene 11,12, er festet en slepebremse 18 ved mellomkobling av en dempningsmodul 17 for akustisk avkobling av de to strengene 11, 12, hvilke slepebremser frembringer en strekkraft ved sin økede strømningsmotstand for strengenden til de to strengene 11, 12, hvilken strekkraft holder strengene ytterligere strukket i løpet av slepeforløpet. Som slepebremse 18 anvendes fortrinnsvis et fibertau 19, som består av flere med hverandre tunnede fiber-strenger, mellom hvilke er trukket et fibertverrstykke.

Til de to tilslutningsgafler 13,14, er anordnet respektive stabilisatorer 21 henholdsvis 22. De to stabilisatorene 21, 22 er utført slik at det utlignes så vel vekstoverskudd i området tilslutningsgaflene 13, 14 som også torsjonsmoment via strekkabelen 15. Formen på stabilisatoren 21, 22 er hydrodynamisk optimalisert. Hver stabilisator 21 henholdsvis 22 er utformet skillbart fra tilordnede tilslutningsgafler 13 henholdsvis 14, idet de er oppdelt langs gaffelaksen i en øvre og nedre stabilisatorhalvdel 211 og 212 henholdsvis 221 og 222. De to stabilisatorhalvdelene 211, 212 henholdsvis 221, 222 er påsettbar fra overliggende side av tilslutningsgaffelen 13 henholdsvis 14 og forbindbar med hverandre, idet de fortrinnsvis låses med hverandre langs skilleplanet. Hver stabilisatorhalvdel 211,212 henholdsvis 221, 222 danner en halvskål med strømningsgunstig ytre profil, som kan settes formsluttende på over- og undersiden av tilordnede tilslutningsgafler 13 henholdsvis 14. Stabilisatoren 21, som er tilordnet den fremre tilslutningsgaffel 13 på strengbegynnelsen, har dessuten to strømningslegemer 23, 24, som er anordnet med avstand fra stabilisatoroverflaten over og under stabilisatoren 21 akseparallelt med gaffelaksen. Hvert strømningslegeme 23,24 er da festet ved hjelp av to med avstand anordnede bæresteg 25,26 henholdsvis 27, 28 på overflaten til de tilordnede stabilisatorhalvdelene 211 henholdsvis 212, idet bærestegene 25 til 28 strekker seg i et gjennom gaffelaksen forløpende plan.

Som ikke nærmere vist, kan med dempningsmodulene 16,17 være anordnet like dempningsmoduler eller VIM mellom strengene 11,12 og tilslutningsgaflene 13, 14, idet det er anordnet respektive dempningsmoduler mellom hver strengbegynnelse til strengene 11, 12 på den ene side og hver av tilslutningsendene 131 henholdsvis 132 til den fremre tilslutningsgaffel 13 på den andre siden og respektive dempningsmoduler mellom steng-endene til strengene 11,12 på den ene siden og hver av tilslutningsendene 141, 142 til den bakre tilslutningsgaffelen 14 på den andre siden. Herved tilveiebringes spesielt i det lavfrekvente området betydelige akustiske fordeler, som forbedrer mottakerkvaliteten til slepeantennen.

Foreliggende oppfinnelse er naturligvis ikke begrenset til ovenfor beskrevne utførelses-eksempel. Således kan slepeantennen ha flere enn to akustisk følsomme strenger, som

forløper parallelt i forhold til hverandre med hensyn til tverravstanden. Forbindelseselementene, som fastholder strengene ved deres strengbegynnelse og deres strengender har da tilsvarende en flerhet av tilslutningsender for de enkelte strengene. Som før er imid-lertid i forbindelseselementene forbundet på den ene siden via de to dempningsmodulene med strekkabelen og på den andre siden med slepebremsen.

Claims (14)

1. Slepeantenne for et sonarsystem for detektering og/eller posisjonsbestemmelse av lydkilder i vann, med minst to akustisk følsomme strenger (11,12) beliggende ved siden av hverandre med en fiksert tverravstand, i det minste i en tauingsoperasjon, og med flere elektroakustiske transdusere (hydrofoner) anordnet etter hverandre i strengretningen, karakterisert ved at tverravstandens fiksering finner sted utelukkende med strengenes (11,12) begynnelse og avslutning i hvert tilfelle ved hjelp av et forbindelseselement (13, 14) som har en rigid avstand og som er forbundet til hver strengbegynnelse og hver strengavslutning.

2. Slepeantenne ifølge krav 1, karakterisert ved at to akustisk følsomme strenger (11, 12) er tilveiebragt, og at forbindelseselementet er utført som fortrinnsvis Y-formede tilslutningsgafler (13,14).

3. Slepeantenne ifølge krav 2, karakterisert ved at hver tilslutningsgaffel (13,14) har tre tilslutningsender (131,132, 133 henholdsvis 141, 142, 143), som ligger på hjørnepunktene til en likebenet trekant og av hvilke de to på hypotenushjømepunktene beliggende tilslutningsender (131, 132 henholdsvis 141,142) opptar de to strengene (11, 12), strengbegynnelsen henholdsvis strengavslutning.

4. Slepeantenne ifølge krav 3, karakterisert ved at en strekkabel (15) er innskutt i den tredje tilslutningsenden (133), beliggende i sidehjørne-punktet, av den tilslutningsgaffelen (13) som er tilordnet strengens begynnelse, hvilken strekkabel (15) rommer elektriske ledere som er forbundet mekanisk og elektrisk med de to strengene (11, 12).

5. Slepeantenne ifølge krav 4, karakterisert ved aten dempningsmodul (16) er anordnet mellom strekkabelen (15) og tilslutningsgaffelen (13) for dempning av de på tilslutningsgaffelen (13) virkende strekkrefter.

6. Slepeantenne ifølge et av kravene 3-5, karakterisert ved at en en slepebremse (18), fortrinnsvis i form av et fibertau (19) er festet på den tredje tilslutningsende (143), som ligger på katethjørnepunktet, av tilslutningsgaffelen (14) som er tilordnet strengenes avslutninger.

7. Slepeantenne ifølge krav 6, karakterisert ved aten ytterligere dempningsmodul (17) for å dempe bremsekrefter som virker på tilslutningsgaffelen (14) er anordnet mellom slepebremsen (18) og tilslutningsgaffelen (14).

8. Slepeantenne ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved aten stabilisator (21,22) er anordnet på hver tilslutningsgaffel (13, 14).

9. Slepeantenne ifølge krav 8, karakterisert ved at stabilisatorene (21, 22) er utformet på separerbart vis med den tilordnete tilslutningsgaffelen (13, 14).

10. Slepeantenne ifølge krav 9, karakterisert ved at hver stabilisator (21, 22) er delt langs gaffelaksen i en øvre og nedre stabilisatorhalvdel (211, 212 henholdsvis 121, 122) som er påsettbar fra motliggende side på tilslutningsgaffelen (13,14) og forbindbar med hverandre, fortrinnsvis låsbar.

11. Slepeantenne ifølge krav 10, karakterisert ved at hver stabilisatorhalvdel (211, 212,221, 222) er utformet som halvskåler med strøm-ningsgunstig ytre profil, og kan settes forsluttende på over- og undersiden til av tilordnede tilslutningsgafler (13, 14).

12. Slepeantenne ifølge et av kravene 8 -11, karakterisert ved at stabilisatoren (21) som tilhører tilslutningsgaffelen (13) som er tilordnet strengbegynnelsen bærer på sin overside og sin underside et respektivt strømlinjet legeme (23,24) som er innrettet med sin akse parallelt med gaffelens akse og i en avstand fra stabilisatorens overflaten.

13. Slepeantenne ifølge krav 12, karakterisert ved at hvert strømningslegeme (23, 24) er festet ved hjelp av to fra hverandre med avstand anordnede bærearmer (25,26 henholdsvis 27, 28), hvilke bærearmer utstrekker seg i et vertikalplan som løper gjennom gaffelaksen, og hvilke bærearmer er festet til stabilisa-torhalvdelenes (211, 212) ytterflater.

14. Slepeantenne ifølge et av kravene 1 -13, karakterisert v e d at respektive dempingsmoduler er anordnet, for det første mellom hver strengs (11,12) begynnelse og avslutning, og for det andre mellom fremre og det bakre forbindelseselementet.