RU223565U1 - Универсальный гидроакустический измерительный антенный модуль - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована для измерения полевых характеристик антенн гидроакустических комплексов (ГАК) и станций различных носителей. Предложен вариант компоновки измерительных излучателей, гидрофонов на вертикальной штанге измерительного координатного устройства в едином конструктиве универсального гидроакустического измерительного антенного модуля, размещаемого на конце указанной выше штанги и имеющего возможность управляемого поворота относительно своей вертикальной оси с целью точного позиционирования контрольной риски выбранного для конкретного вида измерений измерительного излучателя или гидрофона на центр испытуемой антенны. Такое выполнение антенного модуля позволяет обеспечить повышение метрологической точности и скорости проведения объектовых испытаний гидроакустических антенн, штатно установленных на носителях.

Description

Полезная модель относится к области гидроакустики и может быть использована для измерения полевых характеристик антенн гидроакустических комплексов (ГАК) и станций различных носителей.

Гидроакустические антенны являются основной частью гидроакустических станций, поэтому в процессе разработки, испытаний, в том числе на объектах, большое значение имеют достоверные данные об их характеристиках. Антенны современных ГАК [Колесников А.Е. Акустические измерения // Л.: - Судостроение. - 1983] должны осуществлять свои функции в широком диапазоне частот (от частот ниже 1 кГц до 400-800 кГц), для чего требуется иметь соответствующий набор измерительных излучателей (для измерения характеристик приемных антенн) и измерительных приемников (для излучающих антенн). Частотные характеристики отдельных измерительных излучателей и приемников охватывают только часть всего частотного диапазона режимов ГАК, поэтому в каждом частотном диапазоне используют различные измерительные излучатели и приемники. В процессе работы, при изменении частотного диапазона происходит замена измерительных акустических приемников (излучателей).

С особой сложностью сопряжено измерение параметров антенн современных ГАК [Боббер Р.Д. Гидроакустические измерения. - Рипол Классик, 1974], которые должны осуществлять свои функции в широком диапазоне частот (от частот ниже 1 кГц до 400-800 кГц), что требует наличия соответствующего набора измерительных излучателей (для измерения характеристик приемных антенн) и измерительных приемников (для излучающих антенн). Отдельные измерительные излучатели и приемники охватывают только часть всего частотного диапазона антенн режимов ГАК, поэтому в каждом частотном диапазоне используют различные измерительные излучатели и приемники. В процессе проведения измерений параметров антенн ГАК, при изменении частотного диапазона происходит замена измерительных акустических приемников (излучателей).

Особенно сложны объектовые испытания что, как правило, сопряжено с ограниченностью во времени, неблагоприятными гидрометеорологическими условиями, изменением тактической обстановки в районе проведения испытаний и др.

Известны измерительные координатные устройства (ИКУ), которые широко применяются для измерения полевых акустических характеристик антенн гидроакустических систем, установленных на различных носителях и шумоизлучения самих носителей [Авт. Свид. СССР №1840603. Способ измерения собственного подводного шумоизлучения и шумоизмеритель. МПК G01K 11/00. Заявл. 06.02.1989, опубл. 20.08.2007; Годзиашвили Г.Ю., Островский Д.Б. Об измерении электроакустических характеристик антенн, размещенных на подвижных носителях, с помощью подводного аппарата // Прикл. технологии гидроакустики и гидрофизики - 2020. - С.68-70]. ИКУ размещают на палубе носителя. Это устройство представляет собой конструкцию типа крана, имеющую горизонтальную штангу (стрела ИКУ) и вертикальную штангу, которая может перемещаться по стреле ИКУ. На вертикальной штанге жестко размещают один или несколько измерительных гидрофонов и излучателей (при наличии нескольких «посадочных» мест), образующих антенный блок. В процессе настройки вертикальную штангу опускают (подымают), размещая используемую измерительную антенну против фазового центра испытуемой антенны. Дополнительно вертикальную штангу перемещают по стреле ИКУ, добиваясь расстояния между измеряемой и измерительной антеннами, соответствующего требованиям, указанным в [Колесников А.Е. Акустические измерения. Л., Судостроение, 1983] Перемещение стрелы ИКУ и вертикальной штанги осуществляется дистанционно. При необходимости измерения характеристик другой испытуемой антенны подключают соответствующий другой измерительный антенный блок, что, при его отсутствии на вертикальной штанге ИКУ, требует дополнительных монтажных и электромонтажных работ.

Наиболее близким по количеству общих признаков к предлагаемой полезной модели является гидроакустический измерительный антенный модуль в виде вертикальной штанги измерительного координатного устройства (ИКУ) с закрепленными на ней гидрофонами и излучателями, широко применяющийся для измерения полевых акустических характеристик антенн гидроакустических систем, установленных на различных носителях [Авт. Свид. СССР №1840603. Способ измерения собственного подводного шумоизлучения и шумоизмеритель. МПК G01K 11/00. Заявл. 06.02.1989, опубл. 20.08.2007; Годзиашвили Г.Ю., Островский Д.Б. Об измерении электроакустических характеристик антенн, размещенных на подвижных носителях, с помощью подводного аппарата // Прикл. технологии гидроакустики и гидрофизики. - 2020. - С.68-70; http://www.wrk.ru/forums/attachment.php?item=431065; http://www.wrk.ru/forums/attachment. php?item=4310621.

Гидроакустический измерительный антенный модуль прототип содержит жесткую ферменную протяженную штангу с закрепляемыми на ней измерительными гидрофонами и излучателями. В рабочем положении штанга механически закреплена на несущих конструкциях ИКУ в вертикальном положении. Позиционирование измерительных излучателей и гидрофонов при проведении измерений осуществляется путем вертикального перемещения штанги и поворота несущих конструкций ИКУ.

Недостатком прототипа является:

необходимость демонтажа и установки при замене измерительных антенн, что связано с дополнительными всплытиями, монтажными работами в открытом море, общим увеличением времени испытаний;

ограничение подстройки по вертикали, т.к. весь комплект измерительных антенн размещается на одной вертикальной штанге;

экранирование измерительных антенн штангой ИКУ, что приводит к искажению характеристик калиброванных антенн, что особенно сказывается на средне- и высокочастотные антенны;

при проведении акустических измерений измерительные излучатели и гидрофоны должны ориентироваться на испытуемый прибор специальной риской и закрепляться неподвижно, тем самым обеспечивая максимальную точность измерений. В случае наличия эксцентриситета оси вращения штанги ИКУ и геометрического центра испытуемого прибора в плоскости вращения ИКУ возникает ситуация нарушения позиционирования измерительного излучателя и гидрофона риской на испытуемый прибор, что вносит погрешность ввиду наличия у них неравномерности характеристик направленности.

Задачей полезной модели является повышение метрологической точности и скорости проведения объектовых испытаний гидроакустических антенн, штатно установленных на носителях.

Техническим результатом полезной модели является повышение метрологической точности и скорости проведения объектовых испытаний за счет применения новой компоновки измерительных излучателей и гидрофонов на вертикальной штанге.

Для обеспечения указанного технического результата в гидроакустический измерительный антенный модуль, выполненный в виде вертикальной штанги измерительного координатного устройства, содержащий по крайней мере один гидрофон и один излучатель, введены новые признаки, а именно - излучатели и гидрофоны жестко закреплены по внутреннему контуру направляющей цилиндрической несущей рамы на заданном расстоянии друг от друга по ее образующей, излучатели, и гидрофоны снабжены акустическими экранами, размещенными на их тыльной стороне со стороны оси цилиндрической несущей рамы, на верхнем торце цилиндрической несущей рамы установлен крепежный фланец, на котором размещены герметичные соединители для электрической коммутации излучателей и гидрофонов с измерительной аппаратурой ИКУ, при этом электрическая коммутация гидрофонов выполнена при помощи предварительных усилителей, размещенных в герметичных контейнерах по числу гидрофонов и жестко закрепленных на крепежном фланце, каждый термоконтейнер электрически соединен с соответствующим гидрофоном, на конце вертикальной штанги установлен двигатель, скрепленный с крепежным фланцем по оси цилиндрической несущей рамы с возможностью ее вращения, а свободное пространство внутри цилиндрической несущей рамы заполнено легковесным заполнителем, выполненным в виде съемных модулей.

Такая конструкция заявленного антенного модуля позволяет использовать его для определения характеристик приемных и излучающих антенн разных частотных диапазонов без демонтажа ИКУ, и связанных с этим потерями точности измерений.

Сущность полезной модели поясняется фиг.1 и 2,

где на фиг.1 схематически показан предложенный универсальный гидроакустический измерительный антенный модуль;

на фиг.2 - схематическая иллюстрация использования заявленного антенного модуля.

Представленный на фиг.1 универсальный гидроакустический измерительный антенный модуль состоит из несущей рамы 1, обладающей необходимой и достаточной прочностью, измерительных излучателей и гидрофонов 2, жестко закрепленных к несущей раме, гидроакустических экранных модулей 3, закрепленных к измерительным излучателям и гидрофонам, термоконтейнеров с предварительными усилителями 4, жестко закрепленными на несущей раме, токоведущих кабельных линий с герметичными соединителями (на фиг.1 не показано), соединяющими измерительные излучатели, гидрофоны и термоконтейнеры, блоков 5 легковесного заполнителя, с плотностью меньшей, чем у воды, например выполненных из пенополиуретана или сферопластика, двигателя 6, крепежного фланца 7.

Наглядно принцип использования показан на фиг.2. На фигуре 2 показаны: измерительный излучатель 2 из состава универсального гидроакустического измерительного антенного модуля 8, горизонтальная штанга ИКУ 9, носитель гидроакустических антенн 10, измеряемая (испытуемая) приемная гидроакустическая антенна 11, установленная на носителе. Также показаны углы α и α' между направлением на ось вращения ИКУ и направлением на испытуемую приемную антенну для двух вариантов положения универсального гидроакустического измерительного антенного модуля относительно испытуемой антенны. При наличии эксцентриситета оси поворота ИКУ и центра испытуемой антенны в плоскости вращения ИКУ указанные углы будут отличаться, а контрольная риска измерительного излучателя в случае использования прототипа будет смещаться с оси, проходящей через центр испытуемой антенны и используемого измерительного излучателя. Стабилизация положения контрольной риски на оси, проходящей через центр испытуемой антенны и используемого измерительного излучателя, осуществляется поворотом предлагаемого универсального гидроакустического измерительного антенного модуля относительно его вертикальной оси.

Измерение характеристики направленности в случае испытуемой приемной антенны 11 (фиг.2) осуществляется следующим образом: поверенные измерительные излучатели в составе универсального гидроакустического антенного модуля с целью исключения искажений их характеристик элементами конструкций ИКУ размещаются на конце вертикальной штанги ИКУ, далее путем поворота универсального гидроакустического антенного модуля вокруг оси вертикальной штанги ИКУ осуществляется точное позиционирование выбранного излучателя в его составе контрольной риской, обозначенной при проведении ее поверки в составе универсального гидроакустического антенного модуля. Позиционирование отдельного измерительного излучателя из состава универсального гидроакустического антенного модуля контрольной риской на испытуемую антенну плавно осуществляется путем поворота универсального гидроакустического измерительного модуля при регистрации диаграмм направленности измеряемой приемной гидроакустической антенны, что исключает внесение искажений при наличии неравномерности характеристик направленности у измерительного излучателя или гидрофона в составе универсального гидроакустического измерительного антенного модуля и эксцентриситета, вызванного несовпадением центра испытуемой антенны и оси поворота ИКУ в плоскости его вращения. Выбор измерительного излучателя или гидрофона для другого частотного диапазона осуществляется также поворотом универсального гидроакустического измерительного антенного модуля.

Аналогичным образом производят измерение характеристики направленности испытуемой излучающей антенны. Тогда для измерений используют измерительный гидрофон, позиционирование которого производят способом, описанным выше для измерительного излучателя.

Как было показано измерения производят без демонтажа ИКУ с обеспечением отсутствия искажений, вызванных неравномерностью характеристик измерительной аппаратуры и эксцентриситета ИКУ, что позволяет считать технический результат достигнутым.

Claims (1)

1. Гидроакустический измерительный антенный модуль, выполненный в виде вертикальной штанги измерительного координатного устройства (ИКУ), содержащий по крайней мере один гидрофон и один излучатель, отличающийся тем, что излучатели и гидрофоны жестко закреплены по внутреннему контуру направляющей цилиндрической несущей рамы на заданном расстоянии друг от друга по ее образующей, излучатели и гидрофоны снабжены акустическими экранами, размещенными на их тыльной стороне со стороны оси цилиндрической несущей рамы, на верхнем торце цилиндрической несущей рамы установлен крепежный фланец, на котором размещены герметичные соединители для электрической коммутации излучателей и гидрофонов с измерительной аппаратурой ИКУ, при этом электрическая коммутация гидрофонов выполнена при помощи предварительных усилителей, размещенных в герметичных контейнерах по числу гидрофонов и жестко закрепленных на крепежном фланце, каждый термоконтейнер электрически соединен с соответствующим гидрофоном, на конце вертикальной штанги установлен двигатель, скрепленный с крепежным фланцем по оси цилиндрической несущей рамы с возможностью ее вращения, а свободное пространство внутри цилиндрической несущей рамы заполнено легковесным заполнителем, выполненным в виде съемных модулей.

Images