RU2610921C1 - Sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae - Google Patents

Sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae Download PDF

Info

Publication number
RU2610921C1
RU2610921C1 RU2016105224A RU2016105224A RU2610921C1 RU 2610921 C1 RU2610921 C1 RU 2610921C1 RU 2016105224 A RU2016105224 A RU 2016105224A RU 2016105224 A RU2016105224 A RU 2016105224A RU 2610921 C1 RU2610921 C1 RU 2610921C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
piezoelectric
elastic
sensitive element
cables
hydroacoustic
Prior art date
Application number
RU2016105224A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Викторович Гладилин
Виктор Николаевич Коновалов
Всеволод Анатольевич Пирогов
Андрей Денисович Черноусов
Original Assignee
АО "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева"
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 АО "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева" filed Critical АО "Акустический институт имени академика Н.Н. Андреева"
Priority to RU2016105224A priority Critical patent/RU2610921C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2610921C1 publication Critical patent/RU2610921C1/en

Links

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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/521—Constructional features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0603—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a piezoelectric bender, e.g. bimorph
    • 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
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • 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
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S3/86—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves with means for eliminating undesired waves, e.g. disturbing noises
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52004—Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: physics, acoustics.
SUBSTANCE: invention relates to hydroacoustics, and specifically to hydroacoustic navigation systems of underwater vehicles, and can be used in designing on-board hydroacoustic antennae and flexible extended antennae in noise direction-finding systems of surface ship and submarine vessels, as well as in designing towed streamers during offshore exploration of minerals. The technical result is achieved due to that a sensitive element, comprising two piezoelectric coaxial cables with opposite polarisation, includes an elastic circular tube, inside of which there is a bundle of power supply and communication cables, providing operation of data transmission channels, synchronisation and control, and piezoelectric coaxial cables with opposite polarity are wound around the outer surface of the elastic circular tube in two parallel spirals with a gap between adjacent turns with spacing of not less than one diameter thereof, wherein an electronic unit is inserted in a sealed cylindrical housing with sealed focusing sockets, corresponding contacts of which are connected to outputs of the piezoelectric cables and power supply and communication cables, a centering bushing made of elastic material with longitudinal external protrusions is installed and mounted on the housing, and an outer sealing shell is combined with a bearing member and electrostatic shield in form of a mesh braiding with inclusion of laminette yarn therein, the space inside the elastic tube, as well as between the elastic tube, piezoelectric coaxial cables and the sealing shell is filled with a viscous sound-absorbing elastic medium in form of a hydrophobic gel.
EFFECT: invention widens the frequency band of the sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae in the region of low frequencies.
4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к гидроакустическим системам навигации подводных аппаратов, и может быть использовано при разработке протяженных бортовых гидроакустических антенн, а также и гибких, протяженных антенн в системах шумопеленгования надводных и подводных плавсредств, а также при разработке буксируемых морских сейсмокос для морской разведки полезных ископаемых.The invention relates to the field of hydroacoustics, namely to hydroacoustic navigation systems for underwater vehicles, and can be used in the development of long-term onboard hydroacoustic antennas, as well as flexible, long antennas in noise-finding systems for surface and underwater craft, as well as in the development of towed marine seismic strips for marine mineral exploration.

Известно устройство чувствительного элемента гибкой протяженной приемной гидроакустической антенны, содержащее наружную герметичную оболочку из поливинилхлорида, внутри которого расположен силовой элемент в виде якоря-фала, датчики курса и глубины, антенные модули в виде расположенных вдоль оси гидрофонов из пьезокерамики, соединенные с блоком фильтрации и усиления, блоки частотного или временного уплотнения и линию связи (Ю.А. Корякин и др. ФГУП «ЦНИИ» Морфизприбор», Корабельная гидроакустическая техника, изд-во «Наука» Санкт-Петербург, 2004, стр. 191-193).A device for a sensitive element of a flexible long receiving hydroacoustic antenna is known, containing an external sealed sheath of polyvinyl chloride, inside of which there is a power element in the form of an anchor-halyard, course and depth sensors, antenna modules in the form of piezoceramic hydrophones located along the axis, connected to the filtering and amplification unit , frequency or temporary compaction blocks and a communication line (Yu.A. Koryakin and others. FSUE “Central Research Institute" Morphizpribor ", Ship hydroacoustic equipment, publishing house" Science "of St. Petersburg Urg, 2004, p. 191-193).

Недостатками известного устройства являются неудобства монтажа антенны в качестве бортовой антенны из-за большого диаметра, нестойкость к ударным нагрузкам из-за хрупкости пьезокерамики, а также необходимость использования большого количества каналов передачи информации.The disadvantages of the known device are the inconvenience of mounting the antenna as an onboard antenna due to the large diameter, instability to shock loads due to the fragility of piezoceramics, and the need to use a large number of communication channels.

Известен чувствительный элемент гибкой протяженной приемной гидроакустической антенны, в которой сокращено количество каналов передачи информации за счет того, что она содержит ряд объединенных в одном шланге линейных эквидистантных субантенн, в каждую из которых входят гидроакустические преобразователи чувствительных элементов, фазовые центры которых размещены на расстоянии, равном половине длины волны верхней частоты диапазона субантенны, предварительные усилители и линии передачи информации к бортовой аппаратуре, при этом каждый преобразователь, усилитель и линия передачи соединены последовательно, образуя приемный канал, а каждая субантенна поделена на определенное число эквидистантных групп с определенным числом приемных каналов в группе (Патент РФ №1840453 А1, МПК G01S 7/52, 2006).A known sensor element of a flexible long receiving hydroacoustic antenna, in which the number of information transmission channels is reduced due to the fact that it contains a number of linear equidistant subantennas combined in one hose, each of which includes hydroacoustic transducers of sensitive elements whose phase centers are located at a distance equal to half of the wavelength of the upper frequency range of the subantenna, pre-amplifiers and information transmission lines to the on-board equipment, with each the transducer, amplifier and transmission line are connected in series, forming a receiving channel, and each subantenna is divided into a certain number of equidistant groups with a certain number of receiving channels in the group (RF Patent No. 1840453 A1, IPC G01S 7/52, 2006).

Недостатками этого устройства являются неудобства монтажа в качестве бортовой антенны из-за большого диаметра, нестойкость к ударным нагрузкам из-за хрупкости пьезокерамики.The disadvantages of this device are the inconvenience of mounting as an onboard antenna due to the large diameter, instability to shock loads due to the fragility of piezoceramics.

Известен чувствительный элемент гибкой протяженной приемной гидроакустической кабельной антенны, выполненный в виде пьезокерамических цилиндров с платами электронных блоков, размещенных в металлических корпусах, охваченных армированным рукавом, места соединения проводов к жилам кабеля вместе с чувствительным элементом, корпусом электронного блока и концами рукава залито эластичным полимерным компаундом, поверх которого размещена термоусадочная трубка (Цифровая кабельная антенна. Сборник трудов ИПФ РАН, Нижний Новгород, Изд-во ИПФ РАН, 2002, стр. 50-57).A sensitive element of a flexible long receiving hydroacoustic cable antenna is known, made in the form of piezoceramic cylinders with circuit boards of electronic units housed in metal cases covered by a reinforced sleeve, the junction of the wires to the cable cores together with the sensor element, the electronic unit housing and the ends of the sleeve is filled with an elastic polymer compound on top of which a heat-shrink tube is placed (Digital cable antenna. Proceedings of the IAP RAS, Nizhny Novgorod, IAP Publishing House RAS, 2002, p. 50-57).

Недостатками этого устройства являются неудобства при операциях монтажа антенны в качестве бортовой из-за большого диаметра, наличия выступающих за пределы кабеля гидрофонов чувствительных элементов и крепления силового элемента снаружи кабеля, нестойкость к ударным нагрузкам из-за хрупкости пьезокерамики, а также повышенный уровень гидродинамических шумов из-за малого продольного размера чувствительных элементов.The disadvantages of this device are the inconvenience during installation of the antenna as an onboard antenna due to the large diameter, the presence of hydrophones of sensing elements protruding beyond the cable and the fastening of the power element outside the cable, instability to shock loads due to the fragility of piezoceramics, and an increased level of hydrodynamic noise from - for the small longitudinal size of sensitive elements.

Известен чувствительный элемент гибкой протяженной приемной гидроакустической антенны, состоящий из двух одинаковых чувствительных пьезоэлементов, выполненных из электрически поляризованной пьезоэлектрической пленки с нанесенными на ее поверхности и прочно сцепленными с ней электродами, герметичных корпусов с вмонтированными в них электронными платами с дифференциальными усилителями и аналого-цифровыми преобразователями, цифровой линией связи и линией питания, причем к входам дифференциальных усилителей противофазно подключены чувствительные пьзоэлементы, а к выходам - аналого-цифровые преобразователи, выходы которых подключены к цифровой линии связи, а также силовой элемент из прочных эластичных нитей, при этом герметичные корпуса выполнены в виде тонкостенных цилиндров из прочного пластика, к внутренней поверхности которых прикреплены соответственно чувствительные пленочные пьезоэлементы сторонами с противоположными знаками полюсов электрической поляризации, причем направление вытяжки пленки направлено по окружности, а торцы герметичных корпусов закрыты крышками, при этом крышки имеют цилиндрические поверхности, которые находятся в контакте с внутренними поверхностями корпусов, пленочные пьезоэлементы выполнены в виде двух колец, прикрепленных к внутренней поверхности корпусов со стороны соответствующих крышек противоположными полюсами поляризации, а силовой элемент выполнен в виде троса из эластичных нитей и пропущен по оси корпусов через герметично закрепленные в крышках корпусов трубки (Патент России №2458359, МПК G01S 7/52, G01V 1/38, приоритет 06.07.2011).A known sensitive element of a flexible long receiving hydroacoustic antenna, consisting of two identical sensitive piezoelectric elements made of an electrically polarized piezoelectric film with electrodes deposited on its surface and firmly adhered to it, sealed enclosures with electronic boards mounted there with differential amplifiers and analog-to-digital converters , a digital communication line and a power line, moreover, it is out of phase connected to the inputs of differential amplifiers sensitive piezoelectric elements, and analog-to-digital converters, the outputs of which are connected to a digital communication line, as well as a power element made of strong elastic threads, and hermetic housings are made in the form of thin-walled cylinders made of durable plastic, to the inner surface of which are respectively sensitive film piezoelectric elements with sides with opposite signs of the poles of electric polarization, and the direction of the film drawing is directed around the circumference, and the ends of the sealed enclosures are closed They are covered by covers, while the covers have cylindrical surfaces that are in contact with the inner surfaces of the housings, the film piezoelectric elements are made in the form of two rings attached to the inner surface of the housings by the opposite polarization poles on the side of the corresponding covers, and the power element is made in the form of a rope of elastic threads and passed along the axis of the housings through the tubes hermetically fixed in the covers of the housings (Russian Patent No. 2458359, IPC G01S 7/52, G01V 1/38, priority 06.07.2011).

Недостатками данного устройства являются низкая чувствительность из-за торможения торцов цилиндрических оболочек корпусов приемников крышками при его колебаниях и сильная зависимость чувствительности от глубины погружения из-за увеличения силы прижатия крышек при увеличении давления, а также большой диаметр из-за центрального расположения силового элемента.The disadvantages of this device are the low sensitivity due to the braking of the ends of the cylindrical shells of the receiver housings with covers during its vibrations and the strong dependence of the sensitivity on the immersion depth due to an increase in the pressing force of the covers with increasing pressure, as well as the large diameter due to the central arrangement of the power element.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) к предлагаемому устройству является известный чувствительный элемент гибкой протяженной гидроакустической цифровой антенны, содержащий два отрезка кабелей из эластичного пьезоэлектрического материала с противоположной поляризацией, закрученные вокруг единого жгута с кабелями линии питания, линии связи и жил кордовых элементов, электронный блок с последовательно соединенными дифференциальным усилителем, аналого-цифровым преобразователем и блоком подготовки и передачи информации, входы дифференциальных усилителей соединены с соответствующими выходами отрезков кабелей из эластичного пьезоэлектрического материала, а выход блока подготовки и передачи информации соединен с линией связи. (Патент России №2426146, МПК G01S 7/52, приоритет 04.06.2010).The closest in technical essence and the achieved result (prototype) to the proposed device is a known sensitive element of a flexible long hydroacoustic digital antenna, containing two pieces of cables of elastic piezoelectric material with opposite polarization, twisted around a single bundle with cables of the power line, communication line and cord wires elements, an electronic unit with series-connected differential amplifier, analog-to-digital converter and a unit for otovki and transmission of information inputs of differential amplifiers are connected to corresponding outputs of an elastic cable segments of piezoelectric material, and an output unit preparation and transmission of information is connected to the communication line. (Russian Patent No. 2426146, IPC G01S 7/52, priority 04.06.2010).

Недостатком прототипа является смещение частотного диапазона в сторону высоких частот из-за большой жесткости приемных чувствительных элементов.The disadvantage of the prototype is the shift of the frequency range towards high frequencies due to the high stiffness of the receiving sensitive elements.

Техническим результатом изобретения является расширение частотной полосы чувствительного элемента для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн в область низких частот.The technical result of the invention is the expansion of the frequency band of the sensing element for piezoelectric onboard sonar antennas in the low frequency region.

Технический результат достигается за счет того, что в чувствительный элемент, содержащий два пьезоэлектрических коаксиальных кабеля с противоположной поляризацией, введена эластичная круглая трубка, внутри которой размещен жгут кабелей линии питания и линии связи, обеспечивающей функционирование каналов передачи данных, синхронизации и управления, а вокруг внешней поверхности эластичной круглой трубки навиты двумя параллельными спиралями с зазорами между соседними витками два пьезоэлектрических коаксиальных кабеля с противоположной поляризацией с шагом не менее одного своего диаметра, при этом электронный блок вставлен в герметичный цилиндрический корпус с герметичными фиксирующимися разъемами, к соответствующим контактам которых подключены выходы пьезоэлектрических кабелей и кабели линий питания и связи, на корпусе установлена и закреплена центрирующая втулка из эластичного материала с продольными наружными выступами, а внешняя герметизирующая оболочка совмещена с силовым элементом и электростатическим экраном в виде сетчатой оплетки с включением в нее мишурных нитей, пространство внутри эластичной трубки, а также между эластичной трубкой, пьезоэлектрическими коаксиальными кабелями и герметизирующей оболочкой заполнено вязкой звукопоглощающей эластичной средой, например гидрофобным гелем.The technical result is achieved due to the fact that a flexible round tube is inserted into a sensitive element containing two piezoelectric coaxial cables with opposite polarization, inside of which there is a cable harness for the power line and communication line, which ensures the functioning of data transmission, synchronization and control channels, and around the external the surface of an elastic round tube is wound with two parallel spirals with gaps between adjacent turns of two piezoelectric coaxial cables with opposite polarization in increments of at least one of its diameter, while the electronic unit is inserted into a sealed cylindrical case with hermetically sealed fixed connectors, the outputs of the piezoelectric cables and cables of power and communication lines are connected to their respective contacts, a centering sleeve of elastic material with longitudinal external protrusions, and the external sealing shell is combined with the power element and the electrostatic screen in the form of a mesh braid with inclusion in it ishurnyh filaments, the space inside the elastic tube, and between the elastic tube and piezoelectric coaxial cable sealing sheath filled viscous elastic acoustic medium, such as a hydrophobic gel.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых на Фиг. 1 представлен осевой, а на Фиг. 2 и Фиг. 3 представлены поперечные разрезы предлагаемого устройства чувствительного элемента для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн.The invention is illustrated by drawings, in which in FIG. 1 is an axial view, and FIG. 2 and FIG. 3 shows a cross section of the proposed device of the sensing element for piezoelectric onboard sonar antennas.

Чувствительный элемент для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн содержит два пьезоэлектрических коаксиальных кабеля с противоположной поляризацией 1 и 2, внешнюю эластичную кабельную оболочку 3, в тело которой вмонтирован выполненный в виде сетчатой оплетки армирующий силовой элемент 4 с вплетенными в него мишурными нитями, выполняющими роль электростатического экрана, герметичный корпус 5 с торцевыми крышками 6, смонтированными внутри него электронными платами с дифференциальным усилителем 7, аналого-цифровым преобразователем 8 и блоком подготовки и передачи информации 9, причем к входам дифференциального усилителя 7 подключены пьезочувствительные кабели 1 и 2, а к выходу - вход аналого-цифрового преобразователи 8, выход которого подключен к входу блока подготовки и передачи информации 9, к выходу которого подключена линия связи из жгута кабелей 10, при этом в торцевые крышки 6 вмонтированы на их продольной оси с противоположных сторон герметичные фиксирующиеся разъемы 11 с соответствующим числом контактов, к которым подсоединены образующие жгут 10 провода цифровой линии связи и линии питания, причем в чувствительный элемент введена круглая цилиндрическая трубка 12, закрепленная на ответной части 13 фиксирующегося разъема 11 на крышке 6 корпуса 5 с электронными платами, при этом внутри трубки пропущен жгут 10 проводов цифровой линии связи и линии питания, а пьезоэлектрические коаксиальные кабели 1 и 2 с противоположной поляризацией навиты под углом двумя параллельными спиралями вокруг внешней поверхности круглой эластичной трубки 12, на корпусе 5 поверх внешней эластичной кабельной оболочки 3 установлена центрирующая втулка 14 из эластичного материала с продольными наружными выступами 15, а пространство внутри эластичной трубки 11, а также между эластичной трубкой, пьезоэлектрическими коаксиальными кабелями 1 и 2, внешней эластичной кабельной оболочкой 3 заполнено вязкой звукопоглощающей средой, например гидрофобным гелем 16.The sensitive element for piezoelectric onboard sonar antennas contains two piezoelectric coaxial cables with opposite polarization 1 and 2, an external elastic cable sheath 3, in the body of which a reinforcing force element 4 is made in the form of a mesh braid with tinsel threads woven into it, acting as an electrostatic screen, sealed housing 5 with end caps 6, mounted inside it with electronic boards with differential amplifier 7, analog-to-digital conversion by the body 8 and the information preparation and transmission unit 9, and the piezo-sensitive cables 1 and 2 are connected to the inputs of the differential amplifier 7, and the input of the analog-to-digital converters 8, the output of which is connected to the input of the information preparation and transmission unit 9, to the output of which is connected a communication line from a cable bundle 10, while in the end caps 6 are mounted on their longitudinal axis, on opposite sides, sealed locking connectors 11 with the corresponding number of contacts to which the digital wires forming the bundle 10 are connected a straight communication line and a power line, and a circular cylindrical tube 12 is inserted into the sensing element, mounted on the counterpart 13 of the locking connector 11 on the cover 6 of the housing 5 with electronic boards, while a wire harness 10 of the digital communication line and power line is missing inside the tube, and piezoelectric coaxial cables 1 and 2 with opposite polarization are wound at an angle by two parallel spirals around the outer surface of the round elastic tube 12, on the housing 5 over the outer elastic cable sheath 3 is installed A centering sleeve 14 is made of elastic material with longitudinal outer protrusions 15, and the space inside the elastic tube 11, as well as between the elastic tube, piezoelectric coaxial cables 1 and 2, and the outer elastic cable sheath 3 is filled with a viscous sound-absorbing medium, for example, hydrophobic gel 16.

Чувствительный элемент для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн работает следующим образом. При расположении чувствительного элемента в жидкой вязкой среде на пары пьезоэлектрических коаксиальных кабелей 1 и 2 с противоположной поляризацией, навитых под углом двумя параллельными спиралями вокруг внешней поверхности круглой эластичной трубки 12, падают акустические волны, создавая за счет пьезоэффекта электрические сигналы на их выходах. Эти сигналы усиливаются соответствующими дифференциальными усилителями 7, оцифровываются аналого-цифровыми преобразователями 8, обрабатываются в блоке подготовки и передачи информации 9 и передаются через контакты герметичного разъема 11 и жгут проводов 10 с цифровой линией связи и линией питания к бортовой аппаратуре обработки. Расположение силового элемента 4 в виде сетчатой оплетки из сверхпрочной нити, вмонтированного в наружную оболочку 3, освобождает центральную часть чувствительного элемента для расположения корпуса 5 с электронными устройствами и эластичной трубки 12, внутри которой проложен жгут проводов 10 с кабелями линии питания и линии связи, а с наружной стороны навиты пьезоэлектрические кабели 1 и 2, что позволяет расположить платы 7 и 8 с электронными блоками вблизи оси чувствительного элемента (в самом широком месте). Выполнение корпусов с крышками 6, снабженных герметичными фиксирующимися разъемами 11, обеспечивает возможность их отдельного модульного изготовления и технологичность при сборке внутри кабельной оболочки 3. Электростатический экран 13 обеспечивает снижение уровня электрических помех, а центрирующие втулки 14 с продольными выступами 15 обеспечивают расположение элементов антенны строго по осевой линии. Введение трубки 12 из эластичного материала, вокруг которой навиты пьезоэлектрические кабели 1 и 2 с малым шагом, обеспечивает малую упругость чувствительного элемента, существенно снижая собственную нижнюю резонансную частоту и расширяя частотную полосу в область низких частот, а за счет заполнения внутреннего пространства чувствительного элемента вязкой средой - гидрофобным гелем 16 ни в самой трубке 12, ни в ее полости не возникают резонансные колебания из-за поглощения этих колебаний этой вязкой средой.A sensitive element for piezoelectric onboard sonar antennas works as follows. When the sensitive element is located in a viscous liquid medium, pairs of piezoelectric coaxial cables 1 and 2 with opposite polarization, wound at an angle by two parallel spirals around the outer surface of the round elastic tube 12, acoustic waves are incident, creating electric signals at their outputs due to the piezoelectric effect. These signals are amplified by the corresponding differential amplifiers 7, digitized by analog-to-digital converters 8, processed in the information preparation and transmission unit 9 and transmitted through the contacts of the hermetic connector 11 and the wire harness 10 with a digital communication line and a power line to the on-board processing equipment. The location of the power element 4 in the form of a mesh braid of a heavy-duty thread mounted in the outer shell 3 releases the central part of the sensing element for the location of the housing 5 with electronic devices and an elastic tube 12, inside of which there is a wire harness 10 with power and communication cables, and on the outside, piezoelectric cables 1 and 2 are wound, which allows you to place the boards 7 and 8 with electronic units near the axis of the sensing element (in the widest place). The implementation of the housings with covers 6, equipped with hermetically sealed fixed connectors 11, provides the possibility of their separate modular manufacturing and manufacturability when assembling inside the cable sheath 3. The electrostatic screen 13 provides a reduction in the level of electrical noise, and the centering sleeves 14 with longitudinal protrusions 15 ensure the location of the antenna elements strictly according to center line. The introduction of a tube 12 of elastic material, around which piezoelectric cables 1 and 2 are wound with a small pitch, provides a small elasticity of the sensitive element, significantly reducing its own lower resonant frequency and expanding the frequency band to the low frequency region, and by filling the internal space of the sensitive element with a viscous medium - hydrophobic gel 16 neither in the tube 12 nor in its cavity does not cause resonance vibrations due to the absorption of these vibrations by this viscous medium.

При сборке антенны все чувствительные элементы соединяются электрически и механически с помощью герметичных фиксирующихся разъемов 11, а получившуюся на их основе заготовку антенны покрывают оплеткой из сверхпрочных нитей типа кевлар и герметичной оболочкой, пространство между которой и внешними эластичными кабельными оболочками 3 чувствительных элементов с силовой оплеткой заполняют гидрофобным гелем.When assembling the antenna, all sensitive elements are connected electrically and mechanically using sealed latching connectors 11, and the resulting antenna blank is covered with a braid of heavy-duty Kevlar-type filaments and a sealed sheath, the space between which and the outer elastic cable sheaths of 3 sensitive elements with a power braid is filled hydrophobic gel.

Claims (4)

1. Чувствительный элемент для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн, содержащий два пьезоэлектрических коаксиальных кабеля с противоположной поляризацией, внешнюю эластичную кабельную оболочку, в тело которой вмонтирован выполненный в виде сетчатой оплетки армирующий силовой элемент, герметичный корпус с торцевыми крышками, смонтированными внутри него электронными платами с дифференциальным усилителем, аналого-цифровым преобразователем и блоком подготовки и передачи информации, к входам дифференциального усилителя подключены пьезочувствительные кабели, а к выходу - вход аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу блока подготовки и передачи информации, к выходу которого подключена линия связи из жгута кабелей, при этом в торцевые крышки вмонтированы на их продольной оси с противоположных сторон герметичные фиксирующиеся разъемы с соответствующим числом контактов, к которым подсоединены образующие жгут провода цифровой линии связи и линии питания, отличающийся тем, что в чувствительный элемент введена круглая эластичная трубка, закрепленная на ответной части фиксирующегося разъема на крышке корпуса с электронными платами, при этом внутри трубки пропущен жгут проводов цифровой линии связи и линии питания, а пьезоэлектрические коаксиальные кабели с противоположной поляризацией навиты под углом двумя параллельными спиралями вокруг внешней поверхности круглой эластичной трубки, на корпусе поверх внешней эластичной кабельной оболочки установлена центрирующая втулка из эластичного материала с продольными наружными выступами, а пространство внутри эластичной трубки, а также между эластичной трубкой, пьезоэлектрическими коаксиальными кабелями и внешней эластичной кабельной оболочкой заполнено вязкой звукопоглощающей средой в виде гидрофобного геля.1. A sensitive element for piezoelectric onboard sonar antennas, containing two piezoelectric coaxial cables with opposite polarization, an external elastic cable sheath, a reinforcing force element made in the form of a mesh braid, a sealed case with end caps, mounted inside it with electronic boards with differential an amplifier, an analog-to-digital converter and a unit for preparing and transmitting information to the inputs of a differential amplifier by piezosensitive cables are connected, and the input is the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the input of the training and information transmission unit, the output of which is connected to a communication line from the cable bundle, while the end caps are mounted on their longitudinal axis from opposite sides and are sealed fixed connectors with the corresponding number of contacts to which the harness forming wires of the digital communication line and the power line are connected, characterized in that a round elastic tube is inserted into the sensor element a cage mounted on the mating part of the fixed connector on the cover of the case with electronic boards, while a wire harness of a digital communication line and a power line was passed inside the tube, and piezoelectric coaxial cables with opposite polarization are wound at an angle by two parallel spirals around the outer surface of a round elastic tube, a centering sleeve of elastic material with longitudinal external protrusions is installed on top of the housing over the outer elastic cable sheath, and the space inside is elastic tube, as well as between the elastic tube, piezoelectric coaxial cables and the outer elastic cable sheath is filled with a viscous sound-absorbing medium in the form of a hydrophobic gel. 2. Чувствительный элемент для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн по п. 1, отличающийся тем, что шаг навивки на эластичную трубку пьезоэлектрического коаксиального кабеля должен быть больше его диаметра в пределах от двух до десяти диаметров.2. A sensitive element for piezoelectric onboard sonar antennas according to claim 1, characterized in that the step of winding onto the elastic tube of the piezoelectric coaxial cable should be larger than its diameter in the range from two to ten diameters. 3. Чувствительный элемент для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн по п. 1, отличающийся тем, что центрирующие втулки выполнены съемными.3. The sensitive element for the piezoelectric onboard sonar antennas according to claim 1, characterized in that the centering sleeves are removable. 4. Чувствительный элемент для пьезокабельных бортовых гидроакустических антенн по п. 1, отличающийся тем, что в оплетку силового элемента вплетена мишурная нить, выполняющая роль электростатического экрана.4. A sensitive element for piezoelectric onboard sonar antennas according to claim 1, characterized in that a tinsel thread is woven into the braid of the power element, acting as an electrostatic screen.
RU2016105224A 2016-02-17 2016-02-17 Sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae RU2610921C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105224A RU2610921C1 (en) 2016-02-17 2016-02-17 Sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016105224A RU2610921C1 (en) 2016-02-17 2016-02-17 Sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2610921C1 true RU2610921C1 (en) 2017-02-17

Family

ID=58458639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016105224A RU2610921C1 (en) 2016-02-17 2016-02-17 Sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2610921C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709424C1 (en) * 2018-12-24 2019-12-17 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Piezoelectric receiver for hydroacoustic extended towed antenna

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4216537A (en) * 1977-12-20 1980-08-05 Institut Francais Du Petrole Sonar for the topographic representation of a submerged surface and underlying strata
EP1426787A2 (en) * 1997-10-01 2004-06-09 Input/Output, Inc. Internal devices for an underwater cable arrangement
JP2005167410A (en) * 2003-11-28 2005-06-23 Harada Ind Co Ltd Antenna for circularly-polarized wave signal
RU63157U1 (en) * 2006-02-09 2007-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" FLEXIBLE LONG TOWED ANTENNA
RU78953U1 (en) * 2008-06-16 2008-12-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" HYDROACOUSTIC STATION WITH FLEXIBLE EXTENDED TOWABLE ANTENNA FOR A HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX
RU2426146C1 (en) * 2010-06-04 2011-08-10 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Flexible elongated hydro acoustic digital antenna
RU2475774C1 (en) * 2011-10-06 2013-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" Flexible extensive hydroacoustic antenna and method of its manufacturing

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4216537A (en) * 1977-12-20 1980-08-05 Institut Francais Du Petrole Sonar for the topographic representation of a submerged surface and underlying strata
EP1426787A2 (en) * 1997-10-01 2004-06-09 Input/Output, Inc. Internal devices for an underwater cable arrangement
JP2005167410A (en) * 2003-11-28 2005-06-23 Harada Ind Co Ltd Antenna for circularly-polarized wave signal
RU63157U1 (en) * 2006-02-09 2007-05-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Морфизприбор" FLEXIBLE LONG TOWED ANTENNA
RU78953U1 (en) * 2008-06-16 2008-12-10 ОАО "Концерн "Океанприбор" HYDROACOUSTIC STATION WITH FLEXIBLE EXTENDED TOWABLE ANTENNA FOR A HYDROACOUSTIC SUBMARINE COMPLEX
RU2426146C1 (en) * 2010-06-04 2011-08-10 Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Flexible elongated hydro acoustic digital antenna
RU2475774C1 (en) * 2011-10-06 2013-02-20 Закрытое Акционерное Общество "Симпэк" Flexible extensive hydroacoustic antenna and method of its manufacturing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2709424C1 (en) * 2018-12-24 2019-12-17 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг) Piezoelectric receiver for hydroacoustic extended towed antenna

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4160229A (en) Concentric tube hydrophone streamer
US6839302B2 (en) Acoustic emitters for use in marine seismic surveying
KR20120003326A (en) Underwater acoustic sensor and line array acoustic sensor system having the same
EP2293115B1 (en) Towed marine sensor streamer having concentric stress member
US9715029B2 (en) Electric field sensor for underwater
RU2511076C1 (en) Hydroacoustic trailing antenna for geophysical work
RU2426146C1 (en) Flexible elongated hydro acoustic digital antenna
US5412621A (en) Encapsulated hydrophone element for towed hydrophone array
RU2417383C1 (en) Flexible elongated hydroacoustic digital cable antenna
US3893065A (en) Hydrophone array
AU2016247164A1 (en) Miniature vector sensor
US3939464A (en) Coaxial cable sensor mounting
RU2610921C1 (en) Sensitive element for piezoelectric cable on-board hydroacoustic antennae
US8593355B1 (en) Reconfigurable buoyant cable antenna with improved gain
RU2580397C1 (en) Flexible extended hydroacoustic reception antenna
RU2458359C1 (en) Hydroacoustic trailing antenna for geophysical work
US7855934B2 (en) Vertical line hydrophone array
US3978446A (en) Electret cable hydrophone array
RU2136019C1 (en) Hose hydrophone section of trailing streamer
CN109765561B (en) Optical fiber hydrophone array segment structure and optical fiber hydrophone array structure
RU2539819C1 (en) Antenna module with digital output
RU2568055C2 (en) Hydroacoustic trailing antenna for geophysical work
US3659257A (en) Continuous magnetic line hydrophone
RU2631913C2 (en) Stress-relief device, node and line for geophysical equipment
US5003285A (en) Transducer array