NO337815B1 - Elektroakustisk undervannsantenne - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elektroakustisk undervannsantenne, og mer bestemt en sideantenne som kan festes til ytterskroget av en undervannsfarkost, av en type som er angitt i innledningen til det vedfølgende patentkrav 1.

En kjent sideantenne fra undervannsbåter (se publikasjonen EP 0 214 525 Bl) er dannet av en såkalt "hydrofonstreamer", som er festet i en avstand fra ubåtskroget ved hjelp av en rekke festeelementer som er anbrakt i avstand fra hverandre over dennes lengderetning. Hydrofonstreameren oppviser en fleksibel slange, som blir båret av form-legemer i bestemte avstander. Hydrofonene som er anordnet i definerte avstander i slangen er til enhver tid anordnet mellom to av de bærende formelementene som er anordnet på slangemantelen. Hydrofonene som er av sylindrisk utforming, sitter dessuten i en holder som er fastklemt på deres slepekabler. Disse holderne er sammensatt av to fjærettergivende kunststoffhalvdeler, med endeområder som halvt omslutter slepekabelen og som blir holdt sammen med fjærende klips. Den midtre del av holderen omslutter et sylindrisk hulrom, i hvilket hydrofonen holdes på fjærende vis. Slangemantelen er fylt med et fluid, som fortrinnsvis er olje, som sørger for gode akustiske overføringsegenskaper mellom hydrofonene og slangemantelen.

En kjent undervannsantenne som er dannet som en såkalt slepeantenne (se publikasjonen DE 198 123 56 Cl) oppviser en slange som er fylt med et fyllmiddel, hvor et stort antall hydrofoner er anordnet i rad etter hverandre med innbyrdes avstand og ved hjelp av støttemidler holdes omtrent midt i slangehylsteret. For å støtte hydrofonene, er det i slangens lengderetning foreslått å bruke elementer støpt av metallskum i avstand fra hverandre, med hydrofonen satt inn i midten av de støpte elementene. Disse støpte elementene er festet til en slepekabel som er trukket gjennom slangen. Slangen er fylt med olje.

Ved en tilsvarende kjent undervannsslepeantenne (se publikasjon DE 195 18 461 Cl) er det valgt å bruke en gel som fyllmiddel som omslutter hydrofonen likt på alle sider og som hovedsakelig er festet i midten av slangen. Fyllmidlet er en tokomponent silikon-kautsjuk, hvor komponentene er tyntflytende og lettflytende og herdes i romtemperatur til et gellignende vulkanisat.

Ved en kjent undervannsantenne som blir betegnet som en såkalt sylinderbasis (se publikasjon EP 0 654 952 Bl) er flere, for eksempel nittiseks, stavformede transduser-anordninger, som er de såkalte staver, festet ved siden av hverandre på yttermantelen til en hulsylinder av glassfiberforsterket kunststoff. Hver stav oppviser flere, som for eksempel tre, hydrofoner som er anordnet i lik avstand over hverandre, som er formet som små kulekeramikker. En reflektor er anordnet bak hydrofonene, i lydinnfalls-retningen. Hydrofonene og reflektoren er innleiret i en akustisk gjennomsiktig hardomstøp av polyuretan. Alle hydrofonenes tilkoblinger er ført til en felles kontakt, som befinner seg i en fordypning som er dannet i hardomstøpen. En slik undervannsantenne har med egnet signalbearbeiding av utgangs signalene fra hydrofonene på grunn av de flere, vertikalt over hverandre liggende hydrofoner en retningskarakteristikk med en svært smal hovedlobe, også i vertikalretningen.

Fra patentpublikasjonen EP0615900A fremgår det anvendelse av en lederplate for å absorbere støysignaler som frembringes av en undervannsbåt eller overflateskip.

DE 3834669 Al beskriver et akustisk antennesystem som omfatter en eller flere hydrofoner i lengderetning.

Fra US 3,907,062 A fremgår det en gummiblanding som har akustiske egenskaper, der gummiblandingen kan anvendes under vann, på for eksempel båtskrog, for beskyttelse mot akustiskstøy.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveiebringe en undervannsantenne av den type som er nevnt innledningsvis, som ved siden av å oppvise en i horisontalretning vippbar og smal mottakskarakteristikkhovedlobe også oppviser en tilstrekkelig smal samling i vertikalretningen og en god mottaksfølsomhet i lavfrekvensområdet, og i tillegg er produksjonsmessig enkel å fremstille og enkel å montere.

Foreliggende oppfinnelse oppnår de ovennevnte hensikter ved tilveiebringelse av oppfinnelsen slik den er angitt med de trekk som fremgår av det vedfølgende selvstendige patentkrav 1.

Oppfinnelsens elektroakustiske undervannsantenne kombinerer de akustiske fordeler til en hydrofonstreamer med hensyn til dennes mottaksfølsomhet i lavfrekvensområdet og fordelene ved en sylinderbasis eller en flatantenne med hensyn til god samling av de vertikale mottaksområder. De bøyningsstive bæreplatene tjener samtidig som reflektorer og gir undervannsantennen et godt for-/bakforhold. Kunststofflegemets fremstilling er produksjonsmessig meget enkel, hvilket også gjelder for innsetting av hydrofonene i hulrommene.

Hensiktsmessige utførelsesformer av oppfinnelsens undervannsantenne med fordelaktige varianter og legemliggjøringer av oppfinnelsen er angitt i de vedfølgende uselvstendige patentkrav.

I henhold til en fordelaktig utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er flere hydrofonbestykkede kunststofflegemer anordnet ved siden av hverandre eller etter hverandre. Gjennom den montasjeteknisk enkle sammenkjedingen av de enkelte plateformede kunststofflegemer, som er de såkalte paneler, som inneholder de i rekker og spalter anordnede hydrofoner, kan realisere en plateantenne med vilkårlige dimensjoner med meget lave fremstillingstekniske kostnader.

I henhold til en fordelaktig utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er et kunststofflegeme som danner et panel fremstilt som en hardomstøp som omslutter den bøynings-stive platen, hvori til dannelse av hulrommet for plateflaten foran denne er dannet to kanaler som løper parallelt med hverandre og i avstand fra hverandre. Et likt antall hydrofoner blir anbrakt i en lukket, oljefylt slange og i hver kanal blir en slange trukket inn. Slangen er fortrinnsvis utført av polyetylen. Gjennom anvendelse av olje som fyllmiddel oppnås et meget godt mottaksforhold i det lavfrekvente området, som for eksempel er vesentlig bedre enn innleiring av hydrofoner i gel i hydrofonstreamere.

I henhold til en alternativ utførelse av foreliggende oppfinnelse blir et tilsvarende antall hydrofoner til enhver tid satt inn umiddelbart i de kanaler som er formet i hardom-støpen, som blir båret på kanalveggene ved hjelp av ytterligere støpte elementer og festes uforskyvelig i aksialretningen. Kanalene blir fortrinnsvis fylt med olje og lukket.

I det følgende vil foreliggende oppfinnelse bli nærmere forklart ved hjelp av et utførelseseksempel som er skildret i de vedfølgende tegninger, hvor de vedfølgende tegninger på skjematisk måte fremviser i

fig. 1, en flatelignende, elektroakustisk undervannsantenne sammensatt av flere antenneelementer,

fig. 2 viser et perspektivriss av en hardomstøp med en innleiret, bøyestiv plate og innformede kanaler for fremstilling av et antenneelement,

fig. 3 viser et lengdesnitt av en hydrofonslange for inntrekking i en kanal i den hardomstøp som er vist i fig. 2, og

fig. 4 viser et snitt langs linjen IV-IV som er angitt i fig. 3.

Den elektroakustiske undervannsantennen som er vist i perspektiv i fig. 1, er en flatantenne som fortrinnsvis anvendes som en ytterkledning til en sideantenne som skal festes på en undervannsfarkost. Den er sammensatt av flere panelformede antenneelementer 10, som er anordnet bak hverandre og/eller ved siden av hverandre og som enkeltvis blir festet på undervannsfarkostens ytterkledning. Hvert antenneelement 10 oppviser et akustisk gjennomskinnelig, plateformet kunststofflegeme 11, som på den ene siden inneholder en bøyningsstiv plate 12 og på den andre siden en i lydinnfalls-retningen foran platen 12 anordnet hydrofon 13, som er anordnet i de hulrom som foreligger i kunststofflegemet 11 og som har sin utstrekning i parallellavstand med hverandre og parallelt til platen 12. Hulrommene 14 er lukket og fylt med olje, som på grunn av sine fordelaktige, akustiske egenskaper er foretrukket fremfor andre fyllmidler, som for eksempel gel. Gjennom denne konstruktive anordningen av hydrofonene 13 danner hvert antenneelement 10 et panel med en hydroforanordning, i hvilken hydrofonene 13 er posisjonert i rader og kolonner. Eksempelvis vil seks hulrom 14 som ligger i parallellavstand ved siden av hverandre til enhver tid seks hydrofoner 13 som er anordnet med avstand fra hverandre, slik at det skaffes en flatelignende hydrofon-anordning med 6 x 6 = 36 hydrofoner 13.

Kunststofflegemet 11 er fremstilt som en hardomstøp som omslutter en bøyestiv plate 12, hvor det, til dannelse av hulrommene 14 foran plateflaten og i avstand fra denne, er innformet kanaler 15 som løper parallelt med hverandre (se fig. 2). Hardomstøpen består av en hovedsakelig viskøselastisk ekstorner som kan bearbeides gjennom en støpemetode, som fortrinnsvis er en polyuretan.

Et likt antall hydrofoner 13, som i det viste eksempelet er seks hydrofoner 13, er satt inn i en lukket og oljefylt slange 16, og er festet aksielt uforskyvelige og med radialavstand fra slangehyIsteret 161 i slangen 16, slik at avstanden mellom hydrofonene 13 som ligger etter hverandre holdes konstant (se fig. 3). Hydrofonene 13, som er dannet av små kulekeramikkelementer, holdes dessuten av en kunststoffholder 17, som støtter seg mot slangehylsteret 161 og er festet uten forskyvningsmulighet i aksialretning. I fig. 3 er oljefyllingen 18 antydet ved stiplingen. En hydrofonslange 16 som forklart foran, blir trukket inn i en kanal 15 i hardomstøpen, slik at det til sammen i de seks foreliggende kanaler 15 blir trukket inn seks hydrofonslanger 16, slik at det oppnås en transduser-anordning med 6 x 6 = 36 hydrofoner 13. Innføringen av kunststoffholderen 17 med hydrofoner 13 kan for eksempel oppnås ved at kunststoffholderen 17 blir festet i et nett med meget grove masker og at nettet med de påfestede hydrofonene 13 ledes inn i slangen 16.

Alternativt kunne hydrofonene 13 ved hjelp av sine kunststoffholdere 17 umiddelbart bli satt inn i kanalene 15 i definerte avstander fra hverandre. Kanalene 15 som slik har blitt bestykket med hydrofonene 13 fylles med olje og endesidene blir lukket.

For det formål å gjøre illustrasjonene klare til visning av hydrofonene 13, har man utelatt å ta med elektriske kabler for føring av signaler og strømtilførsel til hydrofonene 13.

Claims (10)

1. Elektroakustisk undervannsantenne, særlig en sideantenne til festing på ytterkledningen av en undervannsfarkost, med minst et langstrakt, lukket og med et fyllmiddel fylt hulrom (14) i fast avstand til hverandre etter hverandre oppstilt i rad hydrofoner (13),karakterisert vedat flere hulrom (15), bestykket med hydrofoner (13), som utstrekker seg med parallellavstand i forhold til hverandre foran en bøyestiv flate (12) og i avstand foran den bøyestive platen, og at platen (12) og hulrommene (14) er innleiret i et platelignende, akustisk transparent kunststofflegeme (11).

2. Elektroakustisk undervannsantenne ifølge krav 1, hvor flere hydrofonbestykkede kunststofflegemer (11) er anordnet ved siden av hverandre og/eller bak hverandre.

3. Undervannsantenne ifølge krav 1 eller 2, hvor kunststofflegemet (11) er fremstilt som en hardomstøp som omslutter den bøyestive platen (12), i hvilken hardomstøp til dannelse av hulrommene (13) er formet kanaler (15) som løper parallelt til hverandre og i avstand foran plateflaten.

4. Undervannsantenne ifølge krav 1, hvor et likt antall hydrofoner (13) er innsatt i lukkede og fyllmiddelfylte slanger (16), og hvor en hydrofonbestykket slange (16) er trukket inn i hver kanal (15).

5. Undervannsantenne ifølge krav 4, hvor slangen (16) er dannet av polyetylen.

6. Undervannsantenne ifølge krav 3, hvor et likt antall hydrofoner (13) er satt inn umiddelbart i kanalen (15), og hvor kanalen (15) er fylt med et fyllmiddel og er lukket.

7. Undervannsantenne ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til og med 6, hvor fyllmidlet er olje.

8. Undervannsantenne ifølge et hvilket som helst av kravene 3 til og med 7, hvor hardomstøp består av et hovedsakelig viskøselastisk og støpemetodebearbeidbart ekstorner, fortrinnsvis polyuretan.

9. Undervannsantenne ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til og med 8, hvor den bøyestive platen (12) er dannet av metall.

10. Undervannsantenne ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til og med 9, hvor hydrofonene (13) er dannet av kulekeramikkelementer.