RU2528142C1 - Polymer-coated sonar phased antenna array - Google Patents
Polymer-coated sonar phased antenna array Download PDFInfo
- Publication number
- RU2528142C1 RU2528142C1 RU2013121257/08A RU2013121257A RU2528142C1 RU 2528142 C1 RU2528142 C1 RU 2528142C1 RU 2013121257/08 A RU2013121257/08 A RU 2013121257/08A RU 2013121257 A RU2013121257 A RU 2013121257A RU 2528142 C1 RU2528142 C1 RU 2528142C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sound
- sealing layer
- outer sealing
- sonar
- antenna array
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидролокации и может быть использовано при конструировании антенн гидролокационных станций.The invention relates to the field of sonar and can be used in the design of sonar antennas.
При разработке гидроакустической аппаратуры важное место занимают вопросы герметизации пьезоэлементов в антенной решетке, технологичности изготовления антенных решеток при одновременном уменьшении трудозатрат и наличия возможности управлять частотными свойствами пьезоэлементов.When developing sonar equipment, an important place is occupied by the issues of sealing piezoelectric elements in the antenna array, the manufacturability of manufacturing antenna arrays while reducing labor costs and the ability to control the frequency properties of the piezoelectric elements.
Известна конструкция многоэлементной резонансной гидроакустической антенны [1], состоящая из протяженных стержневых пьезоэлементов, герметизированных со стороны рабочей поверхности звукопрозрачным покрытием.A known design of a multi-element resonant hydroacoustic antenna [1], consisting of extended rod piezoelectric elements, sealed on the side of the working surface with a soundproof coating.
Известна многоэлементная резонансная гидроакустическая антенна [2], в которой объем корпуса заполнен упругим полимерным материалом, имеющим с звукопрозрачной мембраной, стенками корпуса и жестким металлическим экраном адгезионную связь.A multi-element resonant hydroacoustic antenna is known [2], in which the body volume is filled with an elastic polymer material having an adhesive bond with a soundproof membrane, body walls and a rigid metal screen.
Известна конструкция антенного модуля с цифровым выходом [3], в котором гидроакустические преобразователи расположены на металлическом основании и герметизированы акустически прозрачным материалом (полиуретан, резина), образующим на их наружной рабочей поверхности звукопрозрачный герметизирующий слой. Рассмотренная конструкция [3] принята в качестве прототипа.A known design of the antenna module with a digital output [3], in which the hydroacoustic transducers are located on a metal base and sealed with an acoustically transparent material (polyurethane, rubber), forming a translucent sealing layer on their outer working surface. The considered design [3] is adopted as a prototype.
Принятая в прототипе герметизация полиуретаном весьма технологична (используется литьевая технология) и упрощает конструкцию антенны в целом, однако существенным недостатком такой системы является узкополосность, фактически равная таковой в пьезокерамике. Другим недостатком является то, что полиуретановые покрытия обладают водопоглощением и со временем могут привести к понижению сопротивления изоляции преобразователей. Использование в качестве герметизирующего слоя резины усложняет технологичность изготовления антенны, так как необходимо применение силовой технологической формы.The polyurethane sealing adopted in the prototype is very technologically advanced (injection molding technology is used) and simplifies the design of the antenna as a whole, but a significant drawback of such a system is narrowband, which is practically equal to that in piezoceramics. Another disadvantage is that polyurethane coatings have water absorption and, over time, can lead to a decrease in the insulation resistance of the converters. The use of rubber as a sealing layer complicates the manufacturability of the antenna, since it is necessary to use a power technological form.
Техническим результатом является создание технологичной конструкции гидролокационной фазированной антенной решетки с заданной полосой пропускания преобразователей и повышенным сроуом службы.The technical result is the creation of a technological design of a sonar phased array antenna with a given bandwidth of the converters and increased service life.
Для обеспечения указанного технического результата в гидролокационную фазированную антенную решетку с полимерным покрытием, содержащую пьезоэлементы, установленные на плоском основании в корпусе, и имеющую наружный герметизирующий слой со стороны ее рабочей поверхности, выполненный из звукопрозрачного полиуретана, введены новые признаки, а именно: между наружным герметизирующим слоем и рабочей поверхностью пьезоэлементов введено дополнительное композитное звукопрозрачное покрытие, выполненное из уретанового герметика, обладающее сдвиговыми потерями, при этом толщина дополнительного композитного звукопрозрачного покрытия лежит в пределах от λг/8 до λг/4, где λг - длина волны звука в его материале на рабочей частоте, толщина наружного герметизирующего слоя выполнена равной или кратной λп/2, где λп - длина волны звука в звукопрозрачном полиуретане на рабочей частоте, причем наружный герметизирующий слой адгезионно связан с дополнительным композитным звукопрозрачным покрытием и корпусом.To ensure the specified technical result, new signs were introduced into the sonar phased array with a polymer coating containing piezoelectric elements mounted on a flat base in the housing and having an external sealing layer on the side of its working surface made of translucent polyurethane: namely, between the external sealing the layer and the working surface of the piezoelectric elements introduced an additional composite soundproof coating made of urethane sealant with e by shear losses, while the thickness of the additional composite soundproof coating is in the range from λ g / 8 to λ g / 4, where λ g is the wavelength of sound in its material at the operating frequency, the thickness of the outer sealing layer is equal to or a multiple of λ p / 2, where λ p is the wavelength of sound in a translucent polyurethane at an operating frequency, the outer sealing layer being adhesively bonded to an additional composite translucent coating and housing.
Наилучший результат достигается, если в качестве дополнительного композитного звукопрозрачного покрытия применен уретановый герметик УГ-2Д марки A.The best result is achieved if UG-2D grade A urethane sealant is used as an additional composite soundproof coating.
Заявленный технический результат обеспечивается нанесением на рабочую поверхность пьезоэлементов уретанового герметика, обладающего сдвиговыми потерями, добротность колебательной системы, состоящей из пьезоэлемента и дополнительного звукопрозрачного слоя, уменьшается, что ведет к расширению полосы пропускания. Величина полосы пропускания регулируется толщиной слоя из уретанового герметика, величина которого лежит в пределах от λг/8 до λг/4, где λг - длина волны звука в материале герметика на рабочей частоте.The claimed technical result is ensured by applying to the working surface of the piezoelectric elements of an urethane sealant having shear losses, the quality factor of the oscillating system consisting of a piezoelectric element and an additional soundproof layer is reduced, which leads to an increase in the passband. The bandwidth is controlled by the thickness of the urethane sealant layer, the value of which lies in the range from λ g / 8 to λ g / 4, where λ g is the sound wavelength in the sealant material at the operating frequency.
Толщина наружного герметизирующего слоя, выполненная равной или кратной λп/2, где λп - длина волны звука в звукопрозрачном полиуретане на рабочей частоте, обеспечивает максимальную звукопрозрачность наружного герметизирующего слоя.The thickness of the outer sealing layer, made equal to or a multiple of λ p / 2, where λ p is the wavelength of sound in a translucent polyurethane at the operating frequency, provides maximum sound transparency of the outer sealing layer.
Достижение технологичности обеспечивается применением литьевых технологий как для уретанового герметика, так и для наружного герметизирующего слоя из звукопрозрачного полиуретана.Achievement of manufacturability is ensured by the use of injection technologies both for urethane sealant and for the outer sealing layer of translucent polyurethane.
В отличие от герметизации рабочей поверхности пьезоэлементов полиуритановым слоем, обладающим гигроскопичностью, слой из уретанового герметика, обладающего повышенной влагостойкостью (выполнен на основе каучука) и высокими электроизолирующими свойствами, обеспечивает высокое сопротивление изоляции пьезоэлементов и, как следствие, повышение срока службы.In contrast to sealing the working surface of piezoelectric elements with a polyurethane layer having hygroscopicity, a layer of urethane sealant having high moisture resistance (made on the basis of rubber) and high electrical insulation properties provides a high insulation resistance of the piezoelectric elements and, as a result, an increase in the service life.
Сущность изобретения поясняется на фигуре.The invention is illustrated in the figure.
Гидролокационная фазированная антенная решетка с полимерным покрытием, содержит пьезоэлементы 3, установленные на плоском основании в корпусе 4. На рабочую поверхность группы пьезоэлементов нанесено дополнительное композитное звукопрозрачное покрытие 2, выполненное из уретанового герметика, в данной конструкции уретанового герметика УГ-2Д марки A, толщина которого лежит в пределах от λг/8 до λг/4, где λг - длина волны звука в материале покрытия на рабочей частоте, вся антенна покрыта наружным герметизирующим слоем, выполненным из звукопрозрачного полиуретана, толщиной равной или кратной λп/2, где λп - длина волны звука в полиуретане на рабочей частоте, при этом наружный герметизирующий слой 1 адгезионно связан с пьезоэлементами и корпусом 4. Возбуждение пьезоэлементов и обработка сигналов выполняются блоком 5, загерметизированым крышкой 6. Управление блоком 5 осуществляется через герметичный кабель 7.The polymer-coated sonar phased antenna array contains piezoelectric elements 3 mounted on a flat base in the housing 4. An additional composite soundproof coating 2 made of urethane sealant is applied to the working surface of the piezoelectric element group, in this design UG-2D grade A urethane sealant, the thickness of which lies in the range from λ g / 8 to λ g / 4, where λ g is the sound wavelength in the coating material at the operating frequency, the entire antenna is covered with an external sealing layer made of sound transparent polyurethane, with a thickness equal to or a multiple of λ p / 2, where λ p is the sound wavelength in the polyurethane at the operating frequency, while the outer sealing layer 1 is adhesively bonded to the piezoelectric elements and the housing 4. The excitation of the piezoelectric elements and signal processing are performed by block 5, sealed with a cover 6. The control unit 5 is carried out through a sealed cable 7.
Гидролокационная фазированная антенная решетка с полимерным покрытием, работает следующим образом: через герметичный кабель 7 на электронный блок 5 подается сигнал управления. Электронный блок, расположенный в корпусе 4, загерметизированный крышкой 6, вырабатывает электрическое напряжение, которое подается на пьезоэлементы 3, установленные на корпусе 4. Электрическая энергия преобразуется в звуковую и излучается в рабочую среду через дополнительное композитное звукопрозрачное покрытие, выполненное из уретанового герметика 2 и наружный герметизирующий слой, выполненный из звукопрозрачного полиуретана 1, при приеме происходит преобразование звуковой энергии в электрическую, которая поступает в блок обработки сигналов 5 и через кабель 7 поступает для дальнейшей обработки.A sonar phased antenna array with a polymer coating works as follows: through a sealed cable 7, a control signal is supplied to the electronic unit 5. The electronic unit located in the housing 4, sealed by a cover 6, generates an electric voltage that is supplied to the piezoelectric elements 3 mounted on the housing 4. The electrical energy is converted into sound energy and radiated into the working medium through an additional composite soundproof coating made of urethane sealant 2 and the outer a sealing layer made of translucent polyurethane 1, upon reception, the conversion of sound energy into electrical energy, which enters the processing unit signals 5 and through cable 7 is supplied for further processing.
Применение предложенной конструкции обеспечивает высокую технологичность гидролокационной фазированной антенной решетки с полимерным покрытием при обеспечении заданной полосы пропускания и высокого срока службы.The application of the proposed design provides high adaptability of the sonar phased array antenna with a polymer coating while providing a given bandwidth and high service life.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ 34302 по кл. H04R 17/00; H04R 1/44 на «Многоканальную резонансную гидроакустическую антенну», опубликован 27/11/2003 г.1. RF patent 34302 according to cl. H04R 17/00; H04R 1/44 on “Multichannel resonant sonar antenna”, published on 11/27/2003
2. Патент РФ 2087082 по кл. H04R 17/00; H04R 1/44 на «Многоканальную резонансную гидроакустическую антенну», опубликован 10.08.1997 г.2. RF patent 2087082 according to class H04R 17/00; H04R 1/44 on “Multichannel resonant hydroacoustic antenna”, published on 08/10/1997
3. Патент РФ 2366104 по кл. H04R 1/44 на «Антенный модуль с цифровым выходом», опубликован 27.08.2009 г.3. RF patent 2366104 according to class. H04R 1/44 on “Antenna Module with Digital Output”, published August 27, 2009
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013121257/08A RU2528142C1 (en) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | Polymer-coated sonar phased antenna array |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013121257/08A RU2528142C1 (en) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | Polymer-coated sonar phased antenna array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2528142C1 true RU2528142C1 (en) | 2014-09-10 |
Family
ID=51540257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013121257/08A RU2528142C1 (en) | 2013-05-07 | 2013-05-07 | Polymer-coated sonar phased antenna array |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2528142C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612045C1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-03-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минромторг) | Method for fabrication of multi-element section for hydroacoustic antenna |
| RU172092U1 (en) * | 2017-02-27 | 2017-06-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | HIGH FREQUENCY MULTI-ELEMENT HYDROACOUSTIC ANTENNA |
| RU181113U1 (en) * | 2018-03-16 | 2018-07-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Single-channel sonar transceiving antenna based on piezocomposite composite 1-3 |
| RU2757358C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-10-14 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Broadband hydroacoustic antenna |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087082C1 (en) * | 1989-07-06 | 1997-08-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Multielement resonant sonar antenna |
| RU2184411C2 (en) * | 1999-04-12 | 2002-06-27 | Научно-исследовательский институт "Стрела" | Antenna system and aperture power distribution control device |
| US6421012B1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-07-16 | Harris Corporation | Phased array antenna having patch antenna elements with enhanced parasitic antenna element performance at millimeter wavelength radio frequency signals |
| RU2366104C1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Antenna module with digital output |
-
2013
- 2013-05-07 RU RU2013121257/08A patent/RU2528142C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087082C1 (en) * | 1989-07-06 | 1997-08-10 | Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" | Multielement resonant sonar antenna |
| RU2184411C2 (en) * | 1999-04-12 | 2002-06-27 | Научно-исследовательский институт "Стрела" | Antenna system and aperture power distribution control device |
| US6421012B1 (en) * | 2000-07-19 | 2002-07-16 | Harris Corporation | Phased array antenna having patch antenna elements with enhanced parasitic antenna element performance at millimeter wavelength radio frequency signals |
| RU2366104C1 (en) * | 2007-12-04 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" | Antenna module with digital output |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2612045C1 (en) * | 2015-11-05 | 2017-03-02 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минромторг) | Method for fabrication of multi-element section for hydroacoustic antenna |
| RU172092U1 (en) * | 2017-02-27 | 2017-06-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) | HIGH FREQUENCY MULTI-ELEMENT HYDROACOUSTIC ANTENNA |
| RU181113U1 (en) * | 2018-03-16 | 2018-07-04 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Single-channel sonar transceiving antenna based on piezocomposite composite 1-3 |
| RU2757358C1 (en) * | 2020-12-01 | 2021-10-14 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОНЦЕРН "МОРСКОЕ ПОДВОДНОЕ ОРУЖИЕ - ГИДРОПРИБОР" (АО "Концерн "МПО-Гидроприбор") | Broadband hydroacoustic antenna |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2528142C1 (en) | Polymer-coated sonar phased antenna array | |
| CN101909230A (en) | Broadband underwater acoustic transducer using composite material of metal, piezoelectric ceramics and polymer | |
| CN102662166B (en) | Multimode broadband circular array transducer | |
| CN202662279U (en) | High-frequency underwater acoustic emission transducer | |
| US11534796B2 (en) | Ultrasonic transducer | |
| CN111403593B (en) | Sensitive element for manufacturing high-frequency broadband high-sensitivity underwater acoustic transducer and preparation method thereof | |
| CN109633614B (en) | Low-post-radiation high-frequency transducer linear array | |
| Zhang et al. | Cymbal array: A broad band sound projector | |
| WO2016005819A2 (en) | Multi-cell transducer | |
| US4628490A (en) | Wideband sonar energy absorber | |
| RU2440586C2 (en) | High-frequency multichannel hydroacoustic antenna | |
| Benjamin et al. | The design, fabrication, and measured acoustic performance of a 1–3 piezoelectric composite Navy calibration standard transducer | |
| CN109604133B (en) | Low-directivity fluctuating arc transmitting transducer array | |
| CN115506781B (en) | Drill collar structure | |
| Tressler et al. | A comparison of the underwater acoustic performance of single crystal versus piezoelectric ceramic-based “cymbal” projectors | |
| Ramesh et al. | Characteristics of piezoceramic and 3–3 piezocomposite hydrophones evaluated by finite element modelling | |
| JP2009194889A (en) | Underwater transducer, driving method thereof, and composite underwater sonic wave transmitter | |
| KR20070046796A (en) | Electroacoustic transducer arrangement for underwater antennas | |
| CN110809213B (en) | Composite broadband transducer | |
| CN211295149U (en) | Composite ceramic structure for radial coupling-free high-frequency piezoelectric transducer | |
| RU147370U1 (en) | SECTION OF MULTI-ELEMENT HYDROACOUSTIC ANTENNA | |
| US8817575B1 (en) | Transducer for high pressure environment | |
| CN110010113A (en) | The Jenas of radial radiation-Helmholtz's underwater acoustic transducer | |
| CN219162368U (en) | High-frequency broadband arc-shaped transmitting transducer array | |
| CN219981445U (en) | Multi-frequency ultrasonic sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160508 |