RU178897U1 - Многоэлементная интерференционная гидроакустическая антенна - Google Patents
Многоэлементная интерференционная гидроакустическая антенна Download PDFInfo
- Publication number
- RU178897U1 RU178897U1 RU2017146851U RU2017146851U RU178897U1 RU 178897 U1 RU178897 U1 RU 178897U1 RU 2017146851 U RU2017146851 U RU 2017146851U RU 2017146851 U RU2017146851 U RU 2017146851U RU 178897 U1 RU178897 U1 RU 178897U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- electro
- acoustic
- acoustic transducers
- chord
- Prior art date
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 11
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 6
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 125000001145 hydrido group Chemical group *[H] 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 230000007340 echolocation Effects 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/44—Special adaptations for subaqueous use, e.g. for hydrophone
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к гидроакустическим антенным устройствам, которые стационарно размещены на движущемся носителе и позволяют оператору гидролокатора бокового обзора (ГБО) в процессе обследования пространства осуществлять просмотр широкой полосы, расположенной вдоль пути судна, причем излучение посылок и прием эхосигналов осуществляется в направлениях, перпендикулярных направлению движения, вправо и влево от этого направления в сторону дна. Расширение эксплуатационных характеристик интерференционной многоэлементной антенны для подводного бокового обзора, заключающееся в уменьшении мертвой зоны и увеличении ширины обследуемой полосы донной поверхности обеспечивается за счет изготовления апертуры из приемоизлучающих поверхностей электроакустических преобразователей в виде выпуклого в направлении эхопоиска отсека цилиндрической поверхности радиусом кривизны R, у которого образующаянаходится в азимутальной плоскости и по длине на порядок больше, чем размер хорды α, стягивающей крайние симметричные относительно акустической оси точки дуги длиной L; стрела прогиба h, рабочий сектор α, длина дуги L хорда α, связаны между собой соотношениями h=α×tg(α/4)/2=R[1-cos(α/2)]L=0,01745Rα; α=2R sin(α/2), причем выбор необходимых величин указанных параметров апертуры антенны позволяет как уменьшить мертвую зону, так и увеличить ширину обследуемой полосы донной поверхности для метода бокового обзора. Область использования - гидроакустика. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к гидроакустическим антенным устройствам, которые стационарно размещены на движущемся носителе и позволяют оператору гидролокатора бокового обзора (ГБО) в процессе обследования пространства осуществлять просмотр широкой полосы, расположенной на пути судна, причем излучение посылок и прием эхосигналов осуществляется в направлениях, перпендикулярных направлению движения, вправо и влево от этого направления в сторону дна.
В гидроакустике при локации и пеленговании широкое распространение получили различные способы обзора пространства, техническая реализация которых требует соответствующих конструкций многоэлементных приемоизлучающих интерференционных антенн с различной формой излучающей поверхности - плоской, цилиндрической, сферической и т.д., представляющих собой устройства, содержащие необходимое количество дискретных электроакустических преобразователей с элементами экранировки, электро-, гидро- и шумоизоляции, несущую конструкцию необходимой конфигурации, а также линии коммуникаций с вводами/выводами электрической энергии. В многоэлементных приемоизлучающих интерференционных антеннах за счет сложения когерентных ультразвуковых колебаний зондирующего сигнала в водной среде, вызванных в точке наблюдения различными участками колеблющейся поверхности антенны, и/или эхосигнала на ее поверхности, обеспечивается пространственно-избирательное излучение и прием.
Электроакустические преобразователи представляют собой электромеханические системы и предназначены для преобразования электрической энергии колебаний в ультразвуковую, излучения их в водную среду, приема ультразвуковой энергии колебаний, отраженных расположенными в водной среде объектами, и последующего преобразования их в электрические сигналы. Для этого широко используются обратимые пьезоэлектрический и магнитострикционный эффекты. Процесс излучения ультразвука в воду электромеханической колебательной системой под воздействием приложенных сил возбуждающего электрического (магнитного) поля происходит в результате возникновения переменного движущего усилия, которое сообщается излучающей поверхности. Под воздействием поля отраженных ультразвуковых волн принимающая поверхность и соединенная с ней колебательная система приходят в состояние колебаний. В результате этого на выходе приемного преобразователя появляется переменное электрическое напряжение, которое в конечном итоге воспринимается индикатором устройства. Электроакустические преобразователи распределяются и устанавливаются на несущей конструкции определенной пространственной конфигурации, снабжаются элементами экранировки, электро-, гидро- и шумоизоляции и соединяются линиями коммуникаций в определенной последовательности между собой и с выводами/вводами электрической энергии. Интерференционные антенны гидроакустических средств используются не только для преобразования акустических сигналов в электрические и обратно, но и для выполнения функций пространственной обработки акустических сигналов, в частности, формирования характеристики направленности и управления ее положением в пространстве.
Для исследования стратификации и физико-механических свойств донного грунта используются специальные эхолоты - грунтографы или профилографы, включающие в себя стандартные для эхолотов блоки: излучатель, блок его возбуждения, приемную гидроакустическую антенну, блок обработки и отображения информации, причем частоты рабочих сигналов находятся в диапазоне (3-10) кГц. Технические возможности данных эхолотовых систем зависят от чувствительности и направленных свойств приемной антенны, что делает перспективным применение гибкой протяженной буксируемой гидроакустической антенны, состоящей из групп резонансных электроакустических преобразователей либо широкополосных гидрофонов.
Известна гибкая протяженная буксируемая антенна (линейная пьезокоса) (Гидроакустическая техника исследования и освоения океана. Под ред. В.В. Богородского - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. с. 82-84), конструкция которой содержит электроакустические преобразователи, распределенные в секции в линейном направлении, линии коммуникаций (провода), соединяющие преобразователи между собой и через вводы/выводы электрических сигналов с радиотехническими устройствами, аккумуляторы, предварительный усилитель, элементы экранировки, гидро-, электро-, шумоизоляции и пространственной стабилизации в горизонтальном рабочем положении.
Гибкая протяженная антенна (линейная пьезокоса) буксируется позади судна, поскольку судно имеет высокий уровень шумов в области частот используемого сигнала пневмопушки. Под воздействием поля отраженных от донных слоистых отложений акустических волн принимающая поверхность антенны и соединенные с ней электроакустические преобразователи приходят в состояние колебаний, В результате этого после предварительного усиления на выходе линейной приемной антенны появляется переменное электрическое напряжение, которое воспринимается индикатором устройства и регистрируются в виде записей эхолота и сейсмопрофилографа, выполненных при движении по трассе на разных частотах, позволяя визуализировать рельеф как дна, так и донных слоев.
Известная гибкая протяженная буксируемая антенна имеет недостатки и ограничения в применении, обусловленные следующими факторами:
при работе гидроакустических средств с гибкими протяженными буксируемыми антеннами возникают различные помехи -гидродинамические, вибрационные, гидростатические, механическо-деформационные и трибоэлектрические, что снижает отношение сигнал-шум на входе приемного тракта, причем при движении со скоростью менее 6 узлов преобладают вибрационная и механически-деформационная помехи, а на больших скоростях - гидродинамическая;
- за счет сложения когерентных колебаний на поверхности протяженной приемной линейной антенны в окружающем пространстве формируется характеристика направленности в виде объемного тела вращения, ось которого совпадает с самой антенной, причем основной лепесток характеристики направленности находится в ее средней части в перпендикулярной к ней плоскости. В результате в рабочем положении буксируемая антенна может принимать эхосигналы из всего окружающего пространства в вертикальной плоскости, а не только из необходимого донного сектора, в пределах которого невозможно различить эхосигналы как от левой, так и от правой участков донной поверхности относительно направления движения носителя;
- имеющаяся лево-правосторонняя неоднозначность определения пеленга донной цели требует осуществления специального маневра корабля-буксировщика - циркуляции, т.е. поворота от необходимого курса, что искажает масштабы записи донной поверхности при осуществлении бокового обзора; при выполнении циркуляции вправо - курсовой угол цели, находящейся по левому борту, увеличивается, а курсовой угол другой цели по правому борту - уменьшается;
- устранение лево-правосторонней неоднозначности отсчета пеленга с помощью гибкой протяженной буксируемой антенны требует усложнения ее конструкции - установку кардиоидных приемников на конце линейной антенны, использование широкополосных трехэлементных гидрофонов -«триплетов» или выполнение самой антенны в виде нескольких линейных «параллельных» линейных антенн, т.е. в виде многолинейной антенной решетки;
для облучения дна необходим низкочастотный излучатель электроискрового, электродинамического или пневматического типа, который в рабочей полосе частот является ненаправленным - дно облучается только частью акустической энергии с недостаточной угловой разрешающей способностью, в результате чего затруднено получение достоверных трехмерных изображений звукорассеивающих поверхностей и объектов на дне подводной акватории; в режиме излучения линейная буксируемая антенна (пьезокоса) для решения рассматриваемой задачи неприменима;
как следует из технических характеристик линейных буксируемых антенн данные устройства имеют значительные продольные размеры, например, модель антенны 264 фирмы "EG and G International" (США) при диаметре 0,05 м имеет активную длину 45 м при длине буксировочного кабель-троса до (240-300)м.
Признаки, совпадающие с заявляемым объектом: электроакустические преобразователи, элементы электрической коммутации, экранировки, элементы гидро-, электро-, шумоизоляции.
Известна многоэлементная антенна с цилиндрической формой приемоизлучающей поверхности, снабженная трехплоскостным экраном-отражателем (К.Клей, Г.Медвин Акустическая океанография: основы и применения - М.: изд-во «Мир», 1980. - с. 171-176, Митько В.Б., Евтютов А.П., Гущин СЕ. Гидроакустические средства связи и наблюдения. - Л.: Судостроение, 1982. -с. 87). Антенна обеспечивает прием и излучение акустических сигналов в водной среде с необходимой пространственной избирательностью и содержит электроакустические преобразователи, распределенные в секции в линейном направлении, образующие цилиндрическую боковую поверхность - рабочую апертуру, линии коммуникаций (провода), соединяющие преобразователи между собой и через вводы/выводы электрических сигналов с радиотехническими устройствами в трактах излучения и приема, элементы экранировки, гидро-, электро- и шумоизоляции и экран - отражатель.
Недостатком известной многоэлементной антенны с цилиндрической формой приемоизлучающей поверхности, снабженной трехплоскостным экраном-отражателем являются низкие тактико- технические характеристики, ограничивающие применение ее для детального обследования донной поверхности. Это обусловлено следующими факторами:
увеличение числа электроакустических преобразователей и сопутствующих дополнительных устройств для электроизоляции, экранировки, герметизации и т.д. приводит к значительному снижению надежности антенны;
- неремонтопригодность многоэлементной антенны с цилиндрической формой приемоизлучающей поверхности при выходе из строя части электроакустических преобразователей;
- возможно искажение результирующей характеристики направленности антенны за счет возбуждения собственных резонансных колебаний металлических элементов акустического экрана-отражателя сложной конструкции;
- энергетический потенциал гидролокатора бокового обзора снижает акустический экран-отражатель, являющийся составной частью многоэлементной антенны с цилиндрической формой приемоизлучающей поверхности.
Признаки, совпадающие с заявляемым объектом: электроакустические преобразователи, элементы электрической коммутации, элементы крепления, экраны.
Известна принятая за прототип многоэлементная антенна с плоской прямоугольной (700 мм × 28 мм, 1°×20°) излучающей поверхностью (20000 мм2), входящая в комплект гидролокатора бокового обзора подводного буксируемого аппарата НГА-1 (см. Новиков Б.К., Тимошенко В.И Параметрические антенны в гидролокации. - Л.: Судостроение, 1989. - с. 215-218). Интерференционная многоэлементная гидроакустическая антенна с прямоугольной плоской апертурой, обеспечивающая прием и излучение акустических сигналов в водной среде с необходимой пространственной избирательностью, содержит электроакустические преобразователи, поверхности которых образуют рабочую плоскую поверхность необходимого размера, линии коммуникаций, соединяющие преобразователи между собой и через вводы/выводы электрических сигналов с радиотехническими устройствами в трактах излучения и приема, корпус, элементы экранировки, гидро-, электро- и шумоизоляции. Изготовление отдельных элементов и их сборка, а также монтаж многоэлементной антенны с плоской приемоизлучающей апертурой обычно сложны и трудоемки.
К недостаткам известной многоэлементной антенны с плоской прямоугольной излучающей поверхностью следует отнести ограниченные эксплуатационные возможности и ее применимость для детального обследования донной поверхности. Это обусловлено следующими факторами:
- неремонтопригодность антенны при выходе из строя части электроакустических преобразователей вследствие располяризации в мощных электрических возбуждающих полях из-за недостаточного отвода тепла корпусом, нарушения электрического контакта, термического разрушения акустически мягких резиновых экранов и т.д.;
- энергетический потенциал антенны, характеризуемый удельной акустической мощностью ее излучения, ограничен величиной площади ее плоской апертуры. Для увеличения энергетической дальности действия ГБО за счет увеличения излучаемой энергии необходимо увеличение площади антенны, т.е. увеличение ее геометрических размеров, что приведет к уменьшению угловой ширины основного лепестка как в угломестной, так и в азимутальной плоскостях и, в конечном счете, к уменьшению ширины просматриваемой полосы донной поверхности.
- оптимальная для бокового обзора донной поверхности форма и наклон акустической оси основного лепестка характеристики направленности антенны в угломестной плоскости определяют геометрические минимальную rMIN, и максимальную rMAX дальности действия, и, соответственно, ширину (rMAX-rMIN) полосы обзора гидролокатора. Для увеличения ширины просматриваемой полосы и уменьшения «мертвой зоны» следует расширять основной лепесток характеристики направленности антенны в угломестной плоскости, что в прототипе не осуществимо.
Признаки, совпадающие с заявляемым объектом: корпус, электроакустические преобразователи, элементы электрической коммутации, элементы крепления, экраны, основание и герметизирующий звукопрозрачный полимер.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание многоэлементной интерференционной гидроакустической антенны с расширенными эксплуатационными возможностями уменьшенной мертвой зоной и увеличенной шириной обследуемой полосы донной поверхности.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, состоит в обеспечении узкой мертвой зоны и увеличении ширины обследуемой полосы донной поверхности за счет расширения угловой ширины основного лепестка характеристики направленности в угломестной плоскости.
Технический результат достигается тем, что в многоэлементной интерференционной гидроакустической антенне, содержащей корпус и установленные в нем узел крепления и экранирования, узел экранирования внутренней боковой поверхности, узел электроизоляции и герметизации и электроакустические преобразователи, эквидистантно распределенные на поверхности узла крепления и экранирования, апертура многоэлементной интерференционной антенны, состоящая из приемоизлучающих поверхностей электроакустических преобразователей, выполнена в виде выпуклого в направлении эхопоиска отсека цилиндрической поверхности радиусом кривизны R, у которого образующая 
находится в азимутальной плоскости и по длине на порядок больше, чем размер хорды a, стягивающей крайние симметричные относительно акустической оси точки дуги длиной L, а стрела прогиба h, рабочий сектор, a длина дуги L, хорда a, связаны между собой соотношениями h=a×tg(a/4)/2=R[1-cos(a/2)]; L=0,01745Ra;
Полезная модель поясняется рисунками, где на фиг. 1 приведена зависимость ширины полосы обзора от высоты Н расположения антенны над дном и угловой ширины по уровню 0,7 основного лепестка характеристики направленности; на фиг. 2 изображены две проекции многоэлементной интерференционной гидроакустической антенны.
Многоэлементная интерференционная антенна 6, помещенная в водную среду 7 (фиг. 2) содержит корпус 4, в котором установлены узел крепления и экранирования 2, узел экранирования внутренней боковой поверхности 3, узел электроизоляции и герметизации 5, электроакустические преобразователи 1, эквидистантно распределенные на поверхности узла крепления и экранирования 2. Апертура многоэлементной интерференционной антенны, состоящая из приемоизлучающих поверхностей электроакустических преобразователей 1, выполнена в виде выпуклого в направлении эхопоиска отсека цилиндрической поверхности радиусом кривизны R. Образующая цилиндрической поверхности 
находится в азимутальной плоскости и выполнена таким образом, что длина ее на порядок больше размера хорды а, стягивающей крайние симметричные относительно акустической оси точки дуги длиной L. Стрела прогиба h, рабочий сектор a, длина дуги L, хорда a антенны связаны между собой соотношениями h=a×tg(a/4)/2=R[1-cos(a/2)]; L=0,01745Ra
Выбор необходимых значений величин указанных параметров апертуры антенны позволяет установить величину угловой ширины основного лепестка характеристики направленности в угломестной плоскости при неизменной его величине в азимутальной плоскости, что обеспечивает как уменьшение мертвой зоны, так и увеличение ширины обследуемой полосы донной поверхности для метода бокового обзора.
Функционирование многоэлементной интерференционной антенны 6 для бокового обзора происходит следующим образом. Отметим, что узлы, обеспечивающие преобразование энергии - электрической в механическую (и наоборот) антенны 6 собраны из необходимого количества обратимых электроакустических преобразователей (ЭАП) 1, состоящих из пьезокерамики, каждый имеет форму стержня резонансного размера 
=cCT/2ƒ, где cCT - скорость звука в стержне, ƒ - резонансная частота его колебаний. Электроакустические преобразователи 1 эквидистантно распределены на искривленной заданным образом поверхности узла крепления и экранирования 2, электрически скоммутированы проводниками для поступления (съема) электрических сигналов. Геометрические параметры узла крепления и экранирования 2 электроакустических преобразователей 1 - стрела прогиба h (сегмента), м; радиус кривизны R, м; рабочий сектор а (центральный угол), град; длина дуги L, м; хорда а, м, связаны между собой следующим образом: h=a×tg(a/4)/2=R[1-cos(a/2)]; L=0,01745Ra; a=2Rsin(a/2) (фиг. 2). Наиболее чувствительна форма характеристики направленности к волновой величине стрелы прогиба: угловая ширина основного лепестка с увеличением h/λ до 0,4 уменьшается, а затем основной лепесток начинает расширяться. При значениях h/λ больших единицы наблюдается стабилизация расширения основного лепестка характеристики направленности дуговой антенны, величина которого с увеличением h/λ остается постоянной и несколько меньшей, чем рабочий сектор а. Таким образом, подбор последних позволяет выбрать необходимую величину угловой ширины основного лепестка характеристики направленности в угломестной плоскости при неизменной его величине в азимутальной плоскости, что может обеспечить как уменьшение мертвой зоны, так и увеличение ширины обследуемой полосы донной поверхности для метода бокового обзора (фиг. 1). Узел крепления и экранирования 2, на котором эквидистантно распределены электроакустические преобразователи 1, установлен в корпус 4, снабженный узлом экранирования внутренней боковой поверхности 3, а также узлом электроизоляции и герметизации 5 многоэлементной интерференционной антенны 6 (звукопрозрачный герметизирующий полимер). При поступлении на вход антенны 6 переменного электрического напряжения UBX, частота колебаний которого совпадает с резонансной частотой ЭАП, в силу пьезоэлектрических свойств стержень будет изменять свои размеры с частотой, равной частоте приложенного напряжения, т.е. будет совершать механические колебания. Эти колебания за счет наличия узла экранирования внутренней боковой поверхности 3 через узел электроизоляции и герметизации 5 (звукопрозрачный герметизирующий полимер) преимущественно передаются в водную среду 7 и распространяются в виде сгущений и разряжений, т.е. ультразвуковых волн одинаковой интенсивности во всех направлениях, что создает в окружающем пространстве на равных расстояниях от источника равномерное ультразвуковое поле. При синфазном электрическом возбуждении всех электроакустических преобразователей 1 (активного элемента) многоэлементной интерференционной антенны 6 с приемоизлучающей апертурой в виде отсека цилиндрической поверхности, ее характеристика направленности в водной среде 7 будет обусловлена интерференцией колебаний в каждой ее точке, проявляющейся в перераспределении звуковой энергии в виде чередующихся минимумов и максимумов амплитуды результирующего колебания. При эхолокации антенна 6 преобразует подаваемые на нее импульсы электрической энергии и излучает импульсы ультразвуковых колебаний необходимой длительности. Импульс ультразвуковой энергии распространяется в водной среде 7 и при наличии на его пути объекта, например, донной поверхности, (фиг. 1) волновое сопротивление которого отличается от волнового сопротивления среды распространения, происходит отражение акустических колебаний от него, причем некоторая часть энергии импульса распространяется в обратном направлении и достигает, пройдя через узел электроизоляции и герметизации 5 (звукопрозрачный герметизирующий полимер), электродов - рабочих поверхностей полуволновых электроакустических преобразователей 1, находящихся в режиме приема. Переменное ультразвуковое поле эхосигнала, воздействуя на электроды, передается пьезоэлектрическому материалу полуволновых стержневых электроакустических преобразователей 1, в результате чего на них вырабатывается переменное импульсное электрическое напряжение UВЫХ, поступающее на выход антенны 6.
Анализ характеристик заявляемой многоэлементной интерференционной антенны с приемоизлучающей апертурой в виде отсека цилиндрической поверхности, которую можно спроектировать на основе прототипа - многоэлементной антенны с плоской прямоугольной (700 мм × 28 мм, 1°×20°) излучающей поверхностью (20000 мм2), входящей в комплект гидролокатора бокового обзора подводного буксируемого аппарата НГА-1, показал как возможность, так и преимущества внесенных отличий. Так, при частоте накачки 150 кГц длина волны в воде составит 1 см, длина дуги L равна 2,8 см и если задать рабочий сектор а=30°, то радиус кривизны дуги R составит 5,35 см, а стрела прогиба h - 3,916 см. Таким образом, значение h/λ равно 3,916 и имеет место стабилизация расширения основного лепестка характеристики направленности антенны, величина которого равна θ0,7(ƒ) ≈32°. В данном случае удается сократить минимальную дальность действия в 1,26 раз, а ширина полосы обзора в 3,2 раза больше, что достаточно неплохо при прочих неизменных условиях (Н=50 м - высота расположения антенны ГБО над дном, γ=70° - угол наклона относительно вертикали акустической оси широкого в угломестной плоскости основного лепестка характеристики направленности антенны, максимальная разрешающая способность по дальности сτ/2≈ 3,75 м). Боковой обзор обладает энергетическими преимуществами при обнаружении удаленных объектов по сравнению с другими видами обзора, что в сочетании с эффектом синхронного накопления на индикаторе может быть использовано для существенного снижения соотношения сигнал/помеха, особенно при обнаружении крупных объектов.
Claims (1)
- Многоэлементная интерференционная гидроакустическая антенна, содержащая корпус и установленные в нем узел крепления и экранирования, узел экранирования внутренней боковой поверхности, узел электроизоляции и герметизации и электроакустические преобразователи, эквидистантно распределенные на поверхности узла крепления и экранирования, отличающаяся тем, что апертура многоэлементной интерференционной антенны, состоящая из приемоизлучающих поверхностей электроакустических преобразователей, выполнена в виде выпуклого в направлении эхопоиска отсека цилиндрической поверхности радиусом кривизны R, у которого образующая l находится в азимутальной плоскости и по длине на порядок больше, чем размер хорды а, стягивающей крайние симметричные относительно акустической оси точки дуги длиной L, а стрела прогиба h, рабочий сектор α, длина дуги L, хорда а связаны между собой соотношениями h=a×tg(α/4)/2=R[1-cos(α/2)]; L=0,01745Rα.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146851U RU178897U1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Многоэлементная интерференционная гидроакустическая антенна |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017146851U RU178897U1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Многоэлементная интерференционная гидроакустическая антенна |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU178897U1 true RU178897U1 (ru) | 2018-04-23 |
Family
ID=62043754
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017146851U RU178897U1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Многоэлементная интерференционная гидроакустическая антенна |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU178897U1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1125430A (en) * | 1979-02-27 | 1982-06-08 | Alan Broder | Yaw-compensated correlating sonar tracking system |
| RU2293355C2 (ru) * | 2005-04-06 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Способ формирования характеристики направленности многоэлементной дискретной гидроакустической антенны |
| RU104732U1 (ru) * | 2010-12-03 | 2011-05-20 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Многочастотное гидроакустическое приемоизлучающее антенное устройство |
| RU2431153C1 (ru) * | 2010-03-17 | 2011-10-10 | Открытое акционерное общество "Дальприбор" | Устройство компенсации кривизны фронта волны |
| RU2597687C1 (ru) * | 2015-07-21 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") | Гидроакустическая многоэлементная антенна |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2017146851U patent/RU178897U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1125430A (en) * | 1979-02-27 | 1982-06-08 | Alan Broder | Yaw-compensated correlating sonar tracking system |
| RU2293355C2 (ru) * | 2005-04-06 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Способ формирования характеристики направленности многоэлементной дискретной гидроакустической антенны |
| RU2431153C1 (ru) * | 2010-03-17 | 2011-10-10 | Открытое акционерное общество "Дальприбор" | Устройство компенсации кривизны фронта волны |
| RU104732U1 (ru) * | 2010-12-03 | 2011-05-20 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Южный Федеральный Университет" | Многочастотное гидроакустическое приемоизлучающее антенное устройство |
| RU2597687C1 (ru) * | 2015-07-21 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") | Гидроакустическая многоэлементная антенна |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Новиков Б.К., Тимошенко В.И. Параметрические антенны в гидролокации. -Л.: Судостроение, 1989, 256 с. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU104732U1 (ru) | Многочастотное гидроакустическое приемоизлучающее антенное устройство | |
| US4305141A (en) | Low-frequency directional sonar systems | |
| US10520599B2 (en) | Systems and methods for identifying and locating target objects based on echo signature characteristics | |
| EP2391911A1 (en) | Parametric seismic source | |
| JP2016090452A (ja) | 探知装置及び水中探知装置 | |
| RU179554U1 (ru) | Приемоизлучающее антенное устройство с параметрическим режимом излучения | |
| US3879697A (en) | Wide angle fish detector | |
| CN111487607A (zh) | 一种水下声紧缩场测试系统及方法 | |
| Bjørnø | Sonar systems | |
| Rajapan et al. | Importance of underwater acoustic imaging technologies for oceanographic applications–a brief review | |
| RU178897U1 (ru) | Многоэлементная интерференционная гидроакустическая антенна | |
| GB2095951A (en) | Transducers of improved resolution and systems for the transmission and reception of radiation | |
| RU2689998C1 (ru) | Многочастотный гидролокатор бокового обзора | |
| RU179409U1 (ru) | Многоэлементная дуговая антенна | |
| US4305140A (en) | Low frequency sonar systems | |
| RU178896U1 (ru) | Устройство для акустической гидролокации | |
| Sarangapani | Multi-frequency phased array transducer for ADCP applications | |
| JP2010071967A (ja) | 超音波送受波装置 | |
| Stepinski et al. | Designing 2D arrays for SHM of planar structures: a review | |
| JP4771575B2 (ja) | 水中探知装置 | |
| RU2536782C1 (ru) | Гидроакустический волноводный направленный преобразователь | |
| RU2576352C2 (ru) | Буксируемое устройство для измерения акустических характеристик морского грунта | |
| RU121113U1 (ru) | Устройство для самоградуировки акустического преобразователя | |
| CN115166706B (zh) | 多波束梯形高频接收换能器阵及多波束测深仪 | |
| Nie et al. | Localization of a scatterer in 3D with a single measurement and single element transducer |