RU2166840C2 - Hydroacoustic antenna - Google Patents

Hydroacoustic antenna Download PDF

Info

Publication number
RU2166840C2
RU2166840C2 RU98123978A RU98123978A RU2166840C2 RU 2166840 C2 RU2166840 C2 RU 2166840C2 RU 98123978 A RU98123978 A RU 98123978A RU 98123978 A RU98123978 A RU 98123978A RU 2166840 C2 RU2166840 C2 RU 2166840C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
antenna
cylindrical
transducers
rod
piezoelectric transducers
Prior art date
Application number
RU98123978A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU98123978A (en
Inventor
В.И. Позерн
Р.П. Павлов
А.А. Шабров
Original Assignee
Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" filed Critical Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор"
Priority to RU98123978A priority Critical patent/RU2166840C2/en
Publication of RU98123978A publication Critical patent/RU98123978A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2166840C2 publication Critical patent/RU2166840C2/en

Links

Landscapes

  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: hydroacoustic equipment including resonant radiating antennas operating in sonic and ultrasonic frequency bands. SUBSTANCE: hydroacoustic antenna has rod-type piezoelectric transducers mounted in common case, rigid shell on front surface of antenna connected to rod-type transducers, insulating filler, and common rear metal screen; rigid shell is, essentially, front part of case provided with cylindrical holes to receive rod-type transducers; each transducer has front and rear cylindrical straps ; each strap is passed through stuffing arrangement and connected over ring circuit through mechanical isolator to inner surface of respective cylindrical hole; insulating filler is placed between rigid shell with rear straps and metal screen. Cylindrical holes of transducers form cylindrical spaces at front straps that may be filled with liquid or matching elements in the form of one or more matching layers which enlarges effective space of antenna. EFFECT: improved directivity characteristics and frequency response of antenna, enlarged frequency band. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области конструирования гидроакустической аппаратуры, в частности, гидроакустических антенн из стержневых преобразователей, предназначенных для работы в области резонанса, преимущественно в диапазоне верхних звуковых и ультразвуковых частот. The invention relates to the field of designing hydroacoustic equipment, in particular, hydroacoustic antennas from rod transducers designed to work in the field of resonance, mainly in the range of upper sound and ultrasonic frequencies.

Особый интерес при этом представляет возможность работы в широкой полосе частот. Of particular interest is the ability to work in a wide frequency band.

Известны многоэлементные антенны для рассматриваемого диапазона частот, в которых стержневые преобразователи размещаются в общем корпусе, заполненном электроизоляционной жидкостью, например преобразователь USRD типа F27, описанный в книге "Гидроакустические измерения" Р. Боббера, изд. 1974 г. на стр. 291. Этот преобразователь включает 55 активных элементов стержневого типа и фактически является многоэлементной антенной. Multi-element antennas for the frequency range under consideration are known, in which rod transducers are placed in a common housing filled with insulating liquid, for example, USRD transducer type F27, described in the book "Hydroacoustic measurements" by R. Bobber, ed. 1974 on page 291. This transducer includes 55 active elements of the rod type and is actually a multi-element antenna.

Передняя и тыльная стенки корпуса у этой антенны выполнены из резины и, таким образом, обеспечивается передача наружного гидростатического давления во внутренний объем антенны, заполненный электроизоляционной жидкостью. Подобная антенна может работать практически при любых гидростатических давлениях, т.к. пьезокерамические элементы в ней подвергаются при этом всестороннему сжатию, не влияющему на их пьезосвойства. The front and back walls of the casing of this antenna are made of rubber and, thus, the transmission of external hydrostatic pressure to the internal volume of the antenna is filled with an insulating liquid. Such an antenna can work at almost any hydrostatic pressure, because the piezoceramic elements in it are subjected to all-round compression, which does not affect their piezoelectric properties.

Для расширения рабочей полосы частот в антеннах подобной конструкции применяются согласующие элементы в виде одного или нескольких упругих слоев. Так, например, в акцептованной заявке Японии N 5-11710 с приоритетом от июля 1986 г. применен четвертьволновой согласующий слой, общий для всех преобразователей, входящих в акустическую антенну. Современные гидроакустические антенны, к которым предъявляются высокие требования по надежности, имеют, как правило, более сложную конструкцию. To expand the working frequency band in antennas of a similar design, matching elements are used in the form of one or more elastic layers. So, for example, in the accepted application of Japan N 5-11710 with a priority of July 1986, a quarter-wave matching layer is used, common for all transducers included in the acoustic antenna. Modern sonar antennas, which are subject to high reliability requirements, have, as a rule, a more complex design.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является антенна, в которой стержневые преобразователи закреплены на общей передней накладке в виде жесткой оболочки на фронтальной поверхности антенны, размещены в общем металлическом корпусе и имеют единый тыльный металлический экран. Внутренний объем корпуса заполнен жидким электроизоляционным заполнителем, при этом для выравнивания давления внутри и снаружи антенна снабжена резиновым компенсатором. The closest in technical essence to the proposed solution is the antenna, in which the rod transducers are mounted on a common front cover in the form of a hard shell on the front surface of the antenna, placed in a common metal case and have a single rear metal screen. The internal volume of the housing is filled with a liquid insulating filler, while the antenna is equipped with a rubber compensator to equalize the pressure inside and outside.

Конструкция антенны описана в книге "Подводные электроакустические преобразователи". Справочник. Л. 1983 г., стр. 89, 99, Рис. 6.2а). Антенна может работать при любых гидростатических давлениях и обладает достаточной надежностью. Наряду с этим ей присущи два основных недостатка. The antenna design is described in the book "Underwater electro-acoustic transducers". Directory. L. 1983, pp. 89, 99, Fig. 6.2a). The antenna can work at any hydrostatic pressure and has sufficient reliability. Along with this, it has two main disadvantages.

Во-первых, заполнение корпуса диэлектрической жидкостью во время работы приводит к возникновению так называемых "масляных" или объемных резонансов, т.е. образованию стоячих волн во внутреннем объеме жидкости, которые, попадая в рабочий диапазон частот, приводят к появлению глубоких провалов на частотной характеристике антенны. Firstly, filling the housing with dielectric fluid during operation leads to the appearance of so-called “oil” or volume resonances, i.e. the formation of standing waves in the internal volume of the liquid, which, falling into the working frequency range, lead to the appearance of deep dips in the frequency response of the antenna.

Для уменьшения влияния этих резонансов используются различные приемы, но радикальной мерой является удаление масляного заполнения, однако это невозможно сделать без существенного изменения конструкции, т.к. иначе антенна теряет устойчивость к действию гидростатического давления. Various techniques are used to reduce the effect of these resonances, but a radical measure is the removal of oil filling, but this cannot be done without a significant change in design, because otherwise, the antenna loses its resistance to hydrostatic pressure.

Второй недостаток указанной антенны обусловлен механической связью между преобразователями, возникающей в результате их присоединения к общей накладке - оболочке. The second disadvantage of this antenna is due to the mechanical connection between the transducers that occurs as a result of their connection to a common plate - the shell.

Этот недостаток особенно сильно проявляется в режиме сканирования характеристики направленности антенны, когда соседние преобразователи должны колебаться с различными фазами и амплитудами. В результате искажается диаграмма направленности антенны. This disadvantage is especially pronounced in the scanning mode of the directivity of the antenna, when adjacent converters must oscillate with different phases and amplitudes. As a result, the antenna pattern is distorted.

Указанные недостатки рассмотренной антенны наблюдаются и в тех случаях, когда эту конструкцию используют в широкой полосе частот, например, обеспечивая это путем нанесения на поверхность оболочки согласующих слоев. The indicated disadvantages of the considered antenna are also observed in cases where this design is used in a wide frequency band, for example, by providing this by applying matching layers to the surface of the shell.

Задачей настоящего изобретения является создание гидроакустической многоэлементной антенны для диапазона высоких звуковых и ультразвуковых частот, способной работать при высоких гидростатических давлениях без масляного заполнения основного объема, исключающей механическую связь между отдельными преобразователями, обеспечивающей возможность расширения рабочей полосы и имеющей при этом достаточно простую, технологичную и надежную конструкцию. The objective of the present invention is to provide a hydroacoustic multi-element antenna for a range of high sound and ultrasonic frequencies, capable of operating at high hydrostatic pressures without oil filling of the main volume, eliminating the mechanical connection between the individual transducers, providing the possibility of expanding the working band and having at the same time quite simple, technological and reliable construction.

Для решения поставленной задачи в известной гидроакустической антенне, содержащей стержневые пьезоэлектрические преобразователи, герметично размещенные в общем корпусе, жесткую оболочку на фронтальной поверхности антенны, электроизоляционный заполнитель и единый тыльный металлический экран, введены новые признаки, а именно: жесткая оболочка выполнена в виде передней части корпуса, имеет цилиндрические отверстия, в которых размещены стержневые преобразователи, каждый из которых содержит переднюю и тыльную накладки цилиндрической формы, при этом каждая накладка по кольцевому контуру через механическую развязку герметично соединена с внутренней поверхностью соответствующего цилиндрического отверстия, а электроизоляционный заполнитель размещен между жесткой оболочкой с тыльными накладками преобразователей и металлическим экраном. To solve this problem, in a well-known hydroacoustic antenna containing rod piezoelectric transducers sealed in a common housing, a rigid shell on the front surface of the antenna, an electrical insulating core and a single rear metal screen, new features have been introduced, namely: the rigid shell is made in the form of the front of the housing has cylindrical holes in which rod transducers are placed, each of which contains front and rear overlays of a cylindrical forms, wherein each plate along the annular contour through mechanical isolation is hermetically connected to the inner surface of the corresponding cylindrical hole, and the insulating filler is placed between the hard shell with the back plates of the transducers and a metal screen.

Для расширения рабочей полосы антенны предложенной конструкции имеется возможность заглубить передние накладки преобразователей внутрь цилиндрических отверстий - с образованием у передних накладок цилиндрических полостей, которые могут быть заполнены жидкостью или могут быть использованы для размещения согласующих элементов в виде одного или нескольких упругих слоев. To expand the working strip of the antenna of the proposed design, it is possible to deepen the front plates of the transducers inside the cylindrical holes - with the formation of the front plates of the cylindrical cavities, which can be filled with liquid or can be used to place matching elements in the form of one or more elastic layers.

Для улучшения работы экрана слой электроизоляционного заполнителя в виде жидкости или полимерного резиноподобного компаунда между оболочкой и экраном должен иметь постоянную волновую толщину, поэтому предпочтительнее вариант исполнения, когда свободные торцевые поверхности тыльных накладок стержневых преобразователей установлены заподлицо с внутренней поверхностью металлической оболочки, а форма металлического экрана повторяет форму оболочки. To improve the operation of the screen, the layer of electrical insulating aggregate in the form of a liquid or a polymer rubber-like compound between the shell and the screen should have a constant wave thickness, therefore it is preferable that the free end surfaces of the back plates of the rod transducers are installed flush with the inner surface of the metal shell, and the shape of the metal screen repeats shell shape.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, заключается в следующем: исключение жидкого заполнителя из пространства между передней и тыльной накладками преобразователей (в предлагаемой конструкции этот объем заполнен газом), а также из пространства между преобразователями (этот объем заполнен массой металлической оболочки) позволяет полностью устранить паразитные объемные резонансы жидкого заполнителя, которые искажают частотную характеристику антенны в рабочем диапазоне частот. The technical result obtained by the implementation of the invention is as follows: the exclusion of liquid aggregate from the space between the front and rear plates of the transducers (in the proposed design, this volume is filled with gas), as well as from the space between the transducers (this volume is filled with the mass of the metal shell) spurious volumetric resonances of the liquid aggregate, which distort the frequency response of the antenna in the operating frequency range.

Полная механическая развязка передних накладок преобразователей от металлической оболочки и друг от друга позволяет избежать искажений диаграмм направленности (ДН) антенны, как при синфазном включении всех преобразователей, так и при сканировании ДН, т.е. при возбуждении преобразователей в разных фазах. Full mechanical isolation of the front plates of the transducers from the metal shell and from each other avoids distortion of the radiation patterns (MD) of the antenna, both when the converters are in phase in phase and when scanning the MD, i.e. upon excitation of converters in different phases.

Возможность размещения в полости перед передней накладкой преобразователей согласующих элементов позволяет существенно расширить полосу рабочих частот, в которой антенна работает с высокой эффективностью, а выполнение тыльной части корпуса в виде металлического экрана позволяет упростить и удешевить конструкцию антенны. The possibility of placing matching elements in the cavity in front of the front cover of the converters allows to significantly expand the operating frequency band in which the antenna works with high efficiency, and the back of the case in the form of a metal screen allows you to simplify and reduce the cost of the antenna design.

Относительно использования в предлагаемой конструкции согласующих элементов можно добавить следующее. Regarding the use of matching elements in the proposed design, the following can be added.

Использование согласующего элемента в виде жидкостно-заполненной цилиндрической полости между передней накладкой преобразователя и средой, известное, например, из заявки 96112444/28/018335 с приоритетом от 18,06.96 г., реализуется в рассматриваемой антенне весьма естественным образом, при этом наружная поверхность жесткой оболочки, в отверстиях которой размещаются преобразователи, играет роль жесткого экрана, именно при наличии которого подобный согласующий элемент работает наиболее эффективно. The use of a matching element in the form of a liquid-filled cylindrical cavity between the front plate of the transducer and the medium, known, for example, from application 96112444/28/018335 with a priority of 18.06.96, is realized in the antenna under consideration in a very natural way, while the outer surface is rigid the shell, in the openings of which the transducers are placed, plays the role of a hard screen, it is in the presence of which a similar matching element works most effectively.

Однако оптимальное согласование с помощью жидкостно-заполненной полости имеет место лишь при малых волновых размерах излучающей поверхности преобразователя D/λв<0,5, где D - диаметр полости, а λв - длина волны звука в среде на верхней частоте рабочего диапазона, и при большом коэффициенте механической трансформации колебательной системы преобразователя Kм = Sизл/Sпк > 5, где Sизл и Sпк - соответственно площадь излучающей поверхности передней накладки преобразователя и площадь поперечного сечения пьезоэлемента. Эти соотношения часто реализуются в более низкочастотных преобразователях, однако для преобразователей рассматриваемого диапазона, как правило, D/ λв>0,5, а Kм<5.However, optimal matching using a liquid-filled cavity takes place only for small wave sizes of the radiating surface of the transducer D / λ in <0.5, where D is the diameter of the cavity, and λ in is the sound wavelength in the medium at the upper frequency of the operating range, and with a large coefficient of mechanical transformation of the oscillatory system of the transducer K m = S rad / S pc > 5, where S rad and S pc are the area of the emitting surface of the front plate of the transducer and the cross-sectional area of the piezoelectric element, respectively. These relations are often realized in lower-frequency converters, however, for converters of the considered range, as a rule, D / λ is > 0.5, and K m <5.

При этих соотношениях эффективным становится согласование с помощью многослойных упругих элементов. В предлагаемой конструкции достаточно просто реализуется возможность и такого согласования. При этом ограничение упругих слоев более жесткими стенками цилиндрической полости позволяет рассматривать их как слои с бесконечными поперечными размерами, что делает однозначными их упругие свойства, упрощает расчет и делает его более точным по сравнению с тем случае, когда боковые поверхности слоев свободны. With these ratios, matching with multilayer elastic elements becomes effective. In the proposed design, the possibility of such a coordination is quite simply realized. Moreover, the restriction of the elastic layers to stiffer walls of the cylindrical cavity allows us to consider them as layers with infinite transverse dimensions, which makes their elastic properties unambiguous, simplifies the calculation, and makes it more accurate compared to when the side surfaces of the layers are free.

При хорошем согласовании заданная акустическая мощность достигается при меньших механических напряжениях в пьезокерамике, в результате чего повышается запас механической динамической прочности преобразователей и антенны. В предлагаемой конструкции при действии наружного гидростатического давления Pг пьезокерамические элементы испытывают напряжение одноосного сжатия σ, величина которого равна σ, = Pг•Kм.With good coordination, the given acoustic power is achieved at lower mechanical stresses in piezoceramics, resulting in an increase in the supply of mechanical dynamic strength of the transducers and antennas. In the proposed design, under the action of external hydrostatic pressure P g, the piezoceramic elements experience uniaxial compression stress σ, the value of which is σ, = P g • K m .

Если Kм ≅ 5, а допустимое напряжение сжатия [σ] принять 600 кг/см2, то допустимое внешнее давление Pmax = σ/Kм ≥ 120 кг/см2. Эта величина соответствует погружению на 1200 м, что почти полностью перекрывает диапазон глубин, на которых обычно используются гидроакустические антенны.If K m ≅ 5, and the admissible compression stress [σ] is taken to be 600 kg / cm 2 , then the permissible external pressure P max = σ / K m ≥ 120 kg / cm 2 . This value corresponds to a dive of 1200 m, which almost completely covers the depth range at which hydroacoustic antennas are usually used.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведен пример конструкции предлагаемой гидроакустической антенны: а) в поперечном разрезе по плоскости, проходящей через оси преобразователей и б) вид со стороны излучающей поверхности. В данном примере жесткая оболочка выполнена плоской, то есть в виде металлической пластины. Конструкция антенны принципиально не изменится, если оболочка будет цилиндрической, конической, сферической или в виде части перечисленных типов оболочек. The invention is illustrated in the drawing, which shows an example of the design of the proposed sonar antenna: a) in cross section along a plane passing through the axis of the transducers and b) view from the side of the radiating surface. In this example, the hard shell is made flat, that is, in the form of a metal plate. The design of the antenna will not fundamentally change if the shell is cylindrical, conical, spherical or in the form of a part of the listed types of shells.

Антенна содержит металлическую пластину 1, которая вместе с тыльной частью корпуса 2 в виде крышки образует общий корпус для стержневых пьезоэлектрических преобразователей 3, размещенных в цилиндрических отверстиях пластины 1. Каждый стержневой пьезоэлектрический преобразователь состоит из пьезокерамического стержневого элемента 4, заключенного между двумя металлическими накладками 5 и 6, соединенными армирующей стяжкой 7. Со стороны передней накладки размещается согласующий элемент, состоящий из двух слоев: резиноподобного материала 8 и металла 9. The antenna contains a metal plate 1, which, together with the back of the housing 2 in the form of a cover, forms a common housing for piezoelectric rod transducers 3 located in the cylindrical holes of the plate 1. Each piezoelectric rod transducer consists of a piezoceramic rod element 4 enclosed between two metal plates 5 and 6 connected by a reinforcing screed 7. A matching element consisting of two layers is placed on the side of the front cover: a rubber-like material 8 and metal 9.

Центровка стержневых пьезоэлектрических преобразователей 3 относительно пластины 1 осуществляется кольцевыми уплотнениями - развязками 10 из резиноподобного материала, размещенными в кольцевых проточках на деталях 5, 6 и 9. Связь стержневых пьезоэлектрических преобразователей 3 с электронной схемой осуществляется посредством проводов 11 и кабеля 12 с герметичным вводом 213, размещенным на тыльной части корпуса 2. The centering of the piezoelectric transducers 3 relative to the plate 1 is carried out by ring seals - junctions 10 made of rubber-like material, located in the annular grooves on the parts 5, 6 and 9. The connection of the piezoelectric transducers 3 with the electronic circuit is carried out by means of wires 11 and cable 12 with a hermetic input 213, located on the back of the housing 2.

Пространство между тыльной частью корпуса 2 и внутренней поверхностью металлической пластины 1, заподлицо с которой расположены торцевые поверхности тыльных накладок 6, заполнено резиноподобным материалом 14 (или электроизоляционной жидкостью). В данном примере тыльная часть корпуса является металлическими экраном. The space between the back of the housing 2 and the inner surface of the metal plate 1, flush with which are the end surfaces of the back plates 6, is filled with rubber-like material 14 (or electrical insulating liquid). In this example, the back of the case is a metal screen.

Толщина слоя 14 составляет четверть длины волны звука в материале слоя на центральной частоте рабочего диапазона антенны, при этом достигается минимум тыльного излучения (Глазанов В.Е. "Экранирование гидроакустических антенн. Л., 1986, стр. 20-21). Металлическая пластина 1 имеет фланец 15 для крепления антенны к объекту-носителю. The thickness of the layer 14 is a quarter of the wavelength of sound in the material of the layer at the central frequency of the working range of the antenna, while achieving a minimum back radiation (Glazanov V.E. "Shielding of hydroacoustic antennas. L., 1986, p. 20-21). Metal plate 1 has a flange 15 for attaching the antenna to the carrier object.

Для увеличения надежности герметизации наружная поверхность металлической пластины (или всего корпуса) может быть покрыта слоем герметизирующего материала 16, толщина которого на рабочей поверхности должна быть существенно меньше длины волны звука в этом материале на рабочих частотах (не менее чем на порядок). To increase the reliability of sealing, the outer surface of the metal plate (or the entire body) can be covered with a layer of sealing material 16, the thickness of which on the working surface should be significantly less than the sound wavelength in this material at operating frequencies (not less than an order of magnitude).

Возможны другие примеры исполнения антенны, так полость перед накладкой 5 может быть заполнена не слоями 8, 9, а жидкостью (жидкостно-заполненная полость). Если не требуется расширения рабочей полосы, то передние накладки стержневых пьезоэлектрических преобразователей 5 могут быть расположены заподлицо с поверхностью металлической пластины 1, при этом толщина металлической пластины может быть уменьшена на глубину полости. Дополнительное уменьшение толщины металлической пластины 1 можно получить, если допустить, чтобы тыльные накладки 6 выступали за внутреннюю поверхность металлической пластины 1, но при этом возрастает тыльное излучение в силу того, что местами увеличится толщина заполнителя 14. Перечисленные конструктивные особенности заявленной гидроакустической антенны применимы и в случае выполнения оболочки неплоской. Other examples of antenna design are possible, since the cavity in front of the patch 5 can be filled not with layers 8, 9, but with liquid (liquid-filled cavity). If expansion of the working strip is not required, then the front pads of the piezoelectric transducer 5 can be flush with the surface of the metal plate 1, while the thickness of the metal plate can be reduced by the depth of the cavity. An additional decrease in the thickness of the metal plate 1 can be obtained if we allow the back plates 6 to protrude beyond the inner surface of the metal plate 1, but the back radiation increases due to the fact that in some places the thickness of the filler 14 increases. The listed design features of the claimed hydroacoustic antenna are also applicable case the shell is non-planar.

Работа антенны осуществляется следующим образом. The antenna is as follows.

В режиме излучения электрический сигнал подается через многожильный кабель 12 и провода 11 на электроды пьезоэлементов 4 стержневых пьезоэлектрических преобразователей 3 с заданной частотой, фазой и амплитудой. В результате в каждом стержневом пьезоэлектрическом преобразователе возбуждаются механические колебания соответствующей частоты, амплитуды и фазы, которые через переднюю накладку 5 и согласующее устройство 8, 9 излучаются в виде энергии акустического поля в окружающую среду. In the radiation mode, an electric signal is fed through a multicore cable 12 and wires 11 to the electrodes of the piezoelectric elements 4 of the rod piezoelectric transducers 3 with a given frequency, phase and amplitude. As a result, mechanical oscillations of the corresponding frequency, amplitude and phase are excited in each piezoelectric transducer, which are emitted through the front plate 5 and matching device 8, 9 in the form of acoustic field energy into the environment.

Внешнее гидростатическое давление Pг с одной стороны воздействует на наружные поверхности металлической пластины 1 и через согласующие слои 8, 9 и передние накладки 5 на пьезокерамические элементы 4, а с другой стороны уравновешиваются давлением через тыльную крышку корпуса 2 и слой электроизоляционного заполнителя 14 на внутреннюю поверхность металлической пластины 1 и на поверхности тыльных накладок стержневых пьезоэлектрических преобразователей 6.External hydrostatic pressure P g on the one hand affects the outer surfaces of the metal plate 1 and through the matching layers 8, 9 and the front pads 5 on the piezoceramic elements 4, and on the other hand, are balanced by pressure through the back cover of the housing 2 and the layer of insulating filler 14 on the inner surface metal plate 1 and on the surface of the back plates of the rod piezoelectric transducers 6.

Пьезоэлементы, таким образом, находятся под действием одноосных снимающих напряжений σ = Pг•Kм. В рассмотренном на фиг. 1 варианте конструкции Kм для преобразователей равно 2, 3, то есть максимально допустимое давление Pmax = 600/2,3 = 260 кг/см2, что соответствует допустимой глубине использования антенны 2600 м.Piezoelectric elements are thus affected by uniaxial stress relieving σ = P g • K m . Referring to FIG. 1 design option K m for converters is 2, 3, that is, the maximum allowable pressure P max = 600 / 2,3 = 260 kg / cm 2 , which corresponds to the allowable depth of use of the antenna 2600 m

Благодаря отсутствию механической связи между стержневыми преобразователями каждый из них колеблется со своей заданной электрическим напряжением амплитудой и фазой, вследствие чего антенна формирует диаграмму, соответствующую расчетной. Отсутствие необходимости заполнения корпуса жидкостью обеспечивает реализацию заданной частотной характеристики антенны, не искаженной "объемными резонансами". Наличие согласующего устройства 8, 9 позволяет реализовать эффективную работу в достаточно широкой полосе частот при повышенном запасе механической прочности. Due to the lack of mechanical connection between the rod transducers, each of them oscillates with its amplitude and phase specified by the electric voltage, as a result of which the antenna forms a diagram corresponding to the calculated one. The absence of the need to fill the housing with liquid ensures the implementation of a given frequency response of the antenna, not distorted by "volume resonances". The presence of a matching device 8, 9 allows you to implement efficient operation in a fairly wide frequency band with an increased margin of mechanical strength.

Таким образом, благодаря введенным новым признакам заявленный технический эффект реализован. Thus, thanks to the introduced new features, the claimed technical effect is realized.

Claims (6)

1. Гидроакустическая антенна, содержащая стержневые пьезоэлектрические преобразователи, герметично размещенные в общем корпусе, жесткую оболочку на фронтальной поверхности антенны, с которой соединены стержневые пьезоэлектрические преобразователи, электроизоляционный заполнитель и единый тыльный металлический экран, отличающаяся тем, что жесткая оболочка выполнена в виде передней части корпуса, имеет цилиндрические отверстия, в которых размещены стержневые пьезоэлектрические преобразователи, каждый из которых содержит переднюю и тыльную накладки цилиндрической формы, при этом каждая накладка по кольцевому контуру через механическую развязку герметично соединена с внутренней поверхностью соответствующего цилиндрического отверстия, а электроизоляционный заполнитель размещен между жесткой оболочкой с тыльными накладками стержневых пьезоэлектрических преобразователей и металлическим экраном. 1. A hydroacoustic antenna comprising rod piezoelectric transducers sealed in a common housing, a hard shell on the front surface of the antenna, to which rod piezoelectric transducers, an electrical insulating core and a single metal back shield are connected, characterized in that the rigid shell is made in the form of a front part of the housing has cylindrical holes in which rod piezoelectric transducers are placed, each of which contains a front and the back plates of a cylindrical shape, with each plate along an annular contour through a mechanical decoupling hermetically connected to the inner surface of the corresponding cylindrical hole, and an insulating filler placed between the hard shell with the back plates of the piezoelectric transducers and a metal screen. 2. Гидроакустическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что у передних накладок стержневых пьезоэлектрических преобразователей цилиндрические отверстия образуют цилиндрические полости. 2. The hydroacoustic antenna according to claim 1, characterized in that the front pads of the rod piezoelectric transducers have cylindrical openings that form cylindrical cavities. 3. Гидроакустическая антенна по п.2, отличающаяся тем, что цилиндрические полости у передних накладок стержневых пьезоэлектрических преобразователей заполнены жидкостью. 3. The hydroacoustic antenna according to claim 2, characterized in that the cylindrical cavities at the front pads of the rod piezoelectric transducers are filled with liquid. 4. Гидроакустическая антенна по п.2, отличающаяся тем, что в цилиндрических полостях у передних накладок стержневых пьезоэлектрических преобразователей размещены согласующие элементы в виде одного или нескольких упругих слоев. 4. The hydroacoustic antenna according to claim 2, characterized in that matching elements in the form of one or more elastic layers are placed in the cylindrical cavities of the front pads of the piezoelectric transducer rods. 5. Гидроакустическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что металлический экран выполнен в виде тыльной части корпуса. 5. The hydroacoustic antenna according to claim 1, characterized in that the metal screen is made in the form of the back of the housing. 6. Гидроакустическая антенна по п.1, отличающаяся тем, что свободные торцевые поверхности тыльных накладок стержневых пьезоэлектрических преобразователей установлены заподлицо с внутренней поверхностью жесткой оболочки, при этом слой заполнителя имеет постоянную волновую толщину. 6. The hydroacoustic antenna according to claim 1, characterized in that the free end surfaces of the back plates of the rod piezoelectric transducers are mounted flush with the inner surface of the rigid shell, while the filler layer has a constant wave thickness.
RU98123978A 1998-12-29 1998-12-29 Hydroacoustic antenna RU2166840C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123978A RU2166840C2 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Hydroacoustic antenna

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU98123978A RU2166840C2 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Hydroacoustic antenna

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU98123978A RU98123978A (en) 2000-10-20
RU2166840C2 true RU2166840C2 (en) 2001-05-10

Family

ID=20214177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU98123978A RU2166840C2 (en) 1998-12-29 1998-12-29 Hydroacoustic antenna

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2166840C2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475774C1 (en) * 2011-10-06 2013-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" Flexible extensive hydroacoustic antenna and method of its manufacturing
RU2475773C1 (en) * 2011-10-06 2013-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" Flexible extensive hydroacoustic antenna (versions)
RU2477011C1 (en) * 2011-09-13 2013-02-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Antenna module of precision doppler log for deep underwater vehicle
RU2492507C1 (en) * 2012-04-26 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of processing information in hydroacoustic antenna
RU2497142C1 (en) * 2012-04-26 2013-10-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Receiving hydroacoustic antenna and method of estimating amplitude-frequency characteristics of hydroacoustic receivers
RU2655702C1 (en) * 2017-03-27 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория подводной связи и навигации" (ООО "Лаборатория подводной связи и навигации") Hydroacoustic device
US11257472B2 (en) 2015-06-26 2022-02-22 Underwater Communications & Navigation Laboratory (Limited Liability Company) Hydroacoustic device
EP3315989B1 (en) * 2015-06-26 2023-09-20 Underwater Communications & Navigation Laboratory Limited Liability Company Hydroacoustic device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
БОГОРОДСКИЙ В.В. и др. Подводные электроакустические пpeoбpaзoвaтeли.-Л.: Судостроение, 1983, с. 98 и 99, рис. 6.2а. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477011C1 (en) * 2011-09-13 2013-02-27 Учреждение Российской академии наук Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения РАН (ИПМТ ДВО РАН) Antenna module of precision doppler log for deep underwater vehicle
RU2475774C1 (en) * 2011-10-06 2013-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" Flexible extensive hydroacoustic antenna and method of its manufacturing
RU2475773C1 (en) * 2011-10-06 2013-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" Flexible extensive hydroacoustic antenna (versions)
RU2492507C1 (en) * 2012-04-26 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Method of processing information in hydroacoustic antenna
RU2497142C1 (en) * 2012-04-26 2013-10-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" Receiving hydroacoustic antenna and method of estimating amplitude-frequency characteristics of hydroacoustic receivers
US11257472B2 (en) 2015-06-26 2022-02-22 Underwater Communications & Navigation Laboratory (Limited Liability Company) Hydroacoustic device
EP3315989B1 (en) * 2015-06-26 2023-09-20 Underwater Communications & Navigation Laboratory Limited Liability Company Hydroacoustic device
RU2655702C1 (en) * 2017-03-27 2018-05-29 Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория подводной связи и навигации" (ООО "Лаборатория подводной связи и навигации") Hydroacoustic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6617765B1 (en) Underwater broadband acoustic transducer
US4031418A (en) Low frequency acoustical piezo-electric transducer
RU2166840C2 (en) Hydroacoustic antenna
RU2303336C1 (en) Hydro-acoustic multi-element antenna and piezo-electric rod transformer for such an antenna
US8780674B2 (en) Acoustic wave transducer and sonar antenna with improved directivity
US4219889A (en) Double mass-loaded high power piezo-electric underwater transducer
US2413462A (en) Transducer
CN102750941A (en) Deep-water ultra wide band spherical transducer
US2746026A (en) Half wave annular transducer
JP3487602B2 (en) Electroacoustic transducer with mechanical impedance transformer
US3266011A (en) Hydrophone
CN211217400U (en) Integrated double-frequency transducer
RU2267866C1 (en) Hydro-acoustic rod-type transformer
RU2167496C1 (en) Hydroacoustic multi-unit antenna and piezoelectric rod transducer for said antenna
CN110523608B (en) Integrated double-frequency transducer
RU98123978A (en) HYDROACOUSTIC ANTENNA
RU2536782C1 (en) Hydroacoustic directional waveguide converter
RU2292674C1 (en) Hydro-acoustic rod transformer
US5274608A (en) Sonar transducer
RU2270533C2 (en) Hydro-acoustic rod transformer
RU2712924C1 (en) Electroacoustic non-directional transducer
JP5481184B2 (en) Ultrasonic receiver
SU847522A1 (en) Acoustic transducer
SU777851A1 (en) Hydroacoustic transducer
RU2112326C1 (en) Hydroacoustic emitter

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071230